Apaļas vadotnes sliedes VS kvadrātveida vadotnes sliedes CNC maršrutētājiem

CNC lineāro sliežu komplekts

Lineārās vadotnes (CNC lineāro sliežu komplekti) ir pieejamas divu veidu: apaļās vadotnes un kvadrātveida vadotnes. Apaļās vadotnes sākotnēji bija radušās, taču tās nenodrošina tādu precizitāti kā kvadrātveida vadotņu komponenti. Tomēr apaļās vadotnes ir vēlamākās vadotnes vertikālām kustībām ar lielām slodzēm. Pielietojums noteiks, kāda veida lineārās vadotnes jāizmanto. Kritēriji vienas vai otras izvēlei neatšķiras no jebkura cita veida izvēles. CNC maršrutētājs komponentu, izstrādājiet dizainu, definējiet sistēmas mērķus un strādājiet, izmantojot pagātnes panākumus un kļūdas. Taču ikviens, kam trūkst pieredzes, var pieļaut vienkāršas kļūdas. Vislabāk ir apgūt katra veida pamatīpašības un pieņemt tās, kas visatbilstošākās lietojumprogrammai.

Apaļo vadotņu sliežu tehnoloģija pēdējo 60 gadu laikā ir pilnveidota gandrīz līdz pilnībai, un kvadrātveida vadotņu sliežu skaits ir aptuveni 35 gadi. Lielākā daļa raksturīgo dizaina problēmu jau sen ir novērstas, un materiāli ir ievērojami uzlabojušies. Lielākā daļa problēmu rodas nepareizas lietošanas un nepareizas piemērošanas dēļ. Un galvenie nepareizas piemērošanas iemesli bieži vien ir personiska neobjektivitāte vai aizspriedumi, nepareizi aprēķini vai estētisks spriedums. Tas ir, relatīvi maza lineāra profila sliede varētu lieliski atbilst slodzei, ātrumam un visām pārējām prasībām. Taču, uzstādot to uz CNC frēzes, prasīga acs varētu secināt, ka tā izskatās vāja un noteikti pārāk maza.

Viens lineārās lodīšu bukses vadotnes veids ne vienmēr ir vieglāk lietojams nekā cits. Izvēle pilnībā ir atkarīga no konkrētā pielietojuma. Kopumā konkrēts kvadrātveida sliedes komponents var maksāt vairāk nekā apaļais komponents, taču jāņem vērā arī citas prasības, tostarp sistēmas izmaksas. Šie posteņi ietver vismaz CNC frēzes pamatnes vai citas montāžas virsmas sagatavošanas izmaksas sliežu sistēmas uzstādīšanai, nepieciešamo pozicionēšanas precizitāti un lineāro sliežu apakšsistēmai pieejamo vietu.

Bet pirms ķeraties pie darba ar zīmuli uz papīra vai peles uz paliktņa, izvēlieties kvadrātveida vai apaļu sliedi. Kad izskatās, ka pielietojums varētu būt jebkurā variantā, veiciet sākotnējos aprēķinus par svarīgākajām īpašībām un vajadzībām, lai pārliecinātos, ka nekas netiek aizmirsts.

Apaļas vadotnes sliedes

Pirms kvadrātveida vadotņu parādīšanās tika sagaidīts, ka apaļās vadotnes apmierinās visas lineārās kustības vadības situācijas. Un daudzus gadus tās to arī lieliski paveica. Taču, tā kā CNC frēžu instrumentu lietotāji pieprasīja lielākas pielaides noteiktiem darbiem, CNC frēžu ražotāji deva priekšroku klasiskajai frēzēšanas un skrāpēšanas metodei. Apaļas vadotnes tika izmantotas perifērijas iekārtām, ja tās neatbilda pielaides prasībām.

Tas nepadarīja apaļās vadotnes mazāk vērtīgas vai novecojušas. To priekšrocības joprojām atsver trūkumus. Apaļās vadotnes parasti ir lētākas nekā kvadrātveida vadotnes, taču tam nevajadzētu būt galvenajam kritērijam jebkurā pielietojumā. Kvadrātveida sliede faktiski var sabojāties, savukārt apaļa sliede var darboties vienmērīgi un nevainojami. Piemēram, apaļās vadotnes sliedes ir pielaidīgākas pret nepareizu novietojumu, sliktu paralēlismu un momentu slodzēm lielākajā daļā gadījumu. CNC mašīnas un nodrošina lielākas h8 sliežu variācijas nekā kvadrātveida sliežu sistēmas. Tomēr tās var saglabāt 0.01 collas taisnvirziena kustību 10 pēdu garumā. Turklāt mazais ritošais elements parasti padara apaļo sliežu kustību vienmērīgāku.

Lai sasniegtu šādu precizitāti, tām ir nepieciešams atbalsts tikai galos, lai gan daudzas ir atbalstītas vairākos punktos vai visā to garumā. Tas ļauj sliedēm bez problēmām šķērsot spraugas un droši pārvietoties no viena atbalsta uz otru. Ja apaļo sliežu sistēmai ir nepieciešama tikai vārpstas-sliedes montāža (vārpsta, sliede vai vārpsta un 2 galu atbalstīti bloki ar 4 spilvenu blokiem), sagatavošanas izmaksas ir mazākas nekā kvadrātveida sliedei. Parasti apaļo sliežu uzstādīšana ir salīdzinoši vienkārša un lēta. Un apkope un nomaiņa dod priekšroku apaļajām sliedēm.

Kvadrātveida vadotnes (profila vadotnes)

Kvadrātveida vadotnes sākotnēji tika izstrādātas CNC frēzēšanas instrumentu nozarei. Tās aizstāja integrētos ratiņus un vadotnes, kas ir neatņemamas CNC frēzēšanas iekārtas daļas. Neskatoties uz to, daži tradicionālie ratiņi un vadotnes noteiktās situācijās joprojām nodrošina augstu precizitāti.

Kvadrātveida vadotnes sliedes ir stingrākas un noturīgākas, taču tām nepieciešams taisns, nepārtraukts atbalsts ar stingrām prasībām attiecībā uz līdzenumu un paralēlismu; tās nevar aizpildīt tādas spraugas kā apaļa sliede. Tomēr, tā kā CNC frēžu ražotāji ir pieraduši pie precīzas pamatnes sagatavošanas, tā nav problēma.

Kvadrātveida vadotņu galvenā priekšrocība ir to augstā pozicionēšanas precizitāte, kas ir īpaši noderīga frēzēšanā un slīpēšanā. Tās notur precizitāti no 0.0002 līdz 0.001 collai 10 pēdu garumā, salīdzinot ar 0.01 collu apaļajām vadotnēm. Tās spēj izturēt šādu precizitāti arī momentānas slodzes gadījumā; šim nolūkam labāk piemēroti ir viens ratiņi un viena sliede nekā apaļās sliedes. Un, tā kā kvadrātveida sliedes spēj izturēt lielākas slodzes ar augstu precizitāti, lielākā daļa lietotāju panes nedaudz mazāku gludumu nekā apaļās vadotnes.

Lai gan viena profila sliedes vienība var izturēt momenta slodzi, tas ne vienmēr ir ieteicams. Slodzes līdzsvarošanai vai svara sadalīšanai jāizmanto 2 vai vairākas vienības. Tomēr viena kvadrātveida sliede var iederēties vietās, kur būtu nepieciešamas 2 apaļas vadsliedes. Profila sliedes ir arī vieglāk lietojamas, jo tām pilnīgai sistēmai nepieciešamas viena vai 2 daļas - sliede un ratiņi, savukārt apaļā sliede sastāv no dažām vairāk daļām.

Kvadrātveida vadsliedēm ir lielāka nestspēja, kas definēta kā slodzes daudzums, ko vienība iztur, nobraucot noteiktu attālumu. Piemēram, 20,000 100 N nestspēja ir balstīta uz km nobraukumu. Un nodilums ir minimāls, jo sliede neslīd, bet gan ir ripojošs kontakts. Kvadrātveida sliedes kalpošanas laiks galvenokārt ir atkarīgs no vides veida, kurā tā atrodas, pareizas eļļošanas un apkopes. Pieņemot, ka viss pārējais ir vienāds, apaļās vadsliedes ir nedaudz izturīgākas, jo tās nav tik blīvas un nav tik jutīgas pret nelielām svārstībām. Kvadrātveida sliede ir jutīgāka pret gružiem un triecieniem, lai gan tai ir lielāka nestspēja un izturība pret triecieniem, kas neietekmē ritošo elementu.

Ņemot vērā nodiluma aspektu, apaļajai sliedei piemīt arī dabiskas gružu novadīšanas spējas. Kvadrātveida sliežu sliedes ir paslēptas no tiešas piekļuves, bet ne vienmēr no tām izkrīt gruveši. Ar sliedei pieliktu šķidruma dzinējspēku apaļā sliede darbojas labāk nekā kvadrātveida sliede, jo kvadrātveida sliede var sarauties dažās sacīkšu zonās, savukārt apaļajai sliedei ir mazāka tieksme uz saraušanos.

Pirms CNC frēzes komponentu izkārtojuma uzsākšanas izvēlieties izmantojamās sliedes veidu. Apaļo un kvadrātveida vadotņu stiprinājumi radikāli atšķiras, un darba zona, tāpat kā fiziskā izmēra slodzes novērtējums, atšķiras. Ja vēlāk tas neizdodas, pāreja no vienas kvadrātveida sliedes markas uz citu ir vienkāršāka nekā pāreja no kvadrātveida uz apaļu sliedi. Visi ražotāji ievēro standartus, kas pieļauj zināmu savstarpēju aizvietojamību viena veida ietvaros.

Efektivitāti var aplūkot no diviem skatupunktiem. Viens no tiem ir berzes pretestības koeficients; mazāka berze nozīmē mazāku enerģijas patēriņu. Apaļām sliedēm pretestība ir nedaudz mazāka, un to darbība ir vienmērīgāka nekā profilētām sliedēm. Taču tie, kas izmanto kvadrātveida vadotnes sliedes, regulāri nodrošina pietiekamu jaudu, lai sliedes vadītu pietiekami labi. Daži ņem vērā efektivitāti arī no kopējā apvalka vai izmēra viedokļa. Mazāka profila sliede piedāvā mazāku iepakojumu lielākām slodzēm.

Trieciena slodze, tāpat kā momentānas trieciena slodzes gadījumā, ietekmē visus gultņus. Kvadrātveida vadotnes var izturēt lielāku slodzi nekā maza vienība, tāpēc trieciens vairāk ir trieciena spēks. Taču visos gadījumos sliede ir pielāgota normālas slodzes, nevis trieciena slodzes, izturībai. Nav būtiskas atšķirības, izņemot to, ka smagajās mašīnās trieciens ir kaitīgāks tikai tīrās masas dēļ.

Kvadrātveida vadsliedēm ir dažas kritiskas vides slodzes samazinājuma vērtības, kas parasti ir atrodamas ražotāja rokasgrāmatā vai projektēšanas vadlīnijās. Diemžēl projektētāji apaļo vai kvadrātveida vadsliedēm sākotnējos projektēšanas posmos nepietiekami bieži ņem vērā slodzes samazināšanas faktorus. Piemēram, standarta darba cikla vērtējums ASV ir 2 miljoni collu jeb 50 km un Eiropas tirgū 100 km jeb 4 miljoni collu. Bieži vien standarti iesaka sliežu sistēmu neizmantot, pārsniedzot 25 vai... 50% no nominālās ietilpības.

Tas ir katalogā

Lielākajā daļā lineāro rullīšu un lodīšu vadotņu katalogu ir ietverta pielietojuma un inženiertehniskā informācija izmēru noteikšanai un uzstādīšanai. Šie parametri ir nepieciešami, lai noteiktu dinamiskās slodzes un momentu vērtējumus, kā arī statiskās slodzes un momentu kapacitāti, kas ietver piķi, rites kustību un novirzi. Katalogos ir iekļauti arī grafiki un vienādojumi gultņa kalpošanas laika noteikšanai, izmantojot dinamiskās slodzes vērtējumu un pielietotos dinamiskās slodzes ievades parametrus. Katrai lineārajai rullīšu vai lodīšu gultņa vadotnei ir unikālas specifikācijas attiecībā uz ātrumu, paātrinājumu, pielaidēm, priekšslodzi un temperatūras diapazonu.

Profila vadotņu kritiskākais parametrs ir kustības paralēlisms, kas ir vairāku mikrometru diapazonā. Ja tas netiek rūpīgi ievērots, gultņi saķeras vai priekšlaicīgi nodilst. Lai novērstu šādas problēmas, uzstādīšanas vadlīnijas rūpīgi aptver montāžas virsmas sagatavošanas, montāžas pielaides un sliežu paralēlisma jautājumus. Uzstādīšanas dati ietver arī sliežu vertikālo nobīdi, vertikālo un sānu ratiņu nobīdi, montāžas caurumu pielaides, skrūvju griezes momentu un mucu savienojumus.

Apaļajiem lineārajiem lodīšu bukses gultņiem ir jāņem vērā tie paši apsvērumi kā profila sliedēm, kā arī daži citi. Polārie grafiki ilustrē dinamisko slodzes izturību, un grafiki parāda slodzes kalpošanas laiku. Zemais berzes koeficients 0.001 un pašizlīdzinošās specifikācijas, kas piešķirtas apaļajām vadsliedēm, novērš nepieciešamību pēc slodzes samazināšanas koeficientiem, kas parasti tiek piešķirti profila sliedēm.

Aplikācijas

Lai gan kvadrātveida lineārās vadsliedes kādreiz maksāja daudzkārt vairāk nekā apaļās tehnoloģijas, jo konstrukcijai bija raksturīgas plašas slīpēšanas prasības, jaunās ražošanas metodes un apjomradīti ietaupījumi ir mudinājuši inženierus apsvērt kvadrātveida vadsliedes izmantošanu plašākā pielietojuma jomā. Kvadrātveida lineārās vadsliedes tagad var atrast daudzos tajos pašos pielietojumos, kuros kādreiz tika izmantotas tikai apaļas vadsliedes.

Vairumā gadījumu var izmantot apaļas vai kvadrātveida vadotnes sliedes. Taču dažas sliedes tiek aizstātas ar cita veida sliedēm, jo ​​pirmā nedarbojas. Tā bija ar slimnīcas pacientu gultu, kur projektētājs sāka ar kvadrātveida sliedi aksiālai kustībai. Taču konstrukcija iesprūda; tā nevarēja brīvi kustēties, ja vien netika atskrūvētas stiprinājuma skrūves, lai nodrošinātu zināmu griešanās kustību. Gultas rāmis vienkārši nebija pietiekami stingrs. Kvadrātveida sliede bija jānomaina ar pašregulējošu apaļu sliedi.

Vēl viens pielietojums, kas cieta no līdzīgas problēmas, bija kvadrātveida sliede, kas bija piestiprināta pie metāla lokšņu pamatnes tirdzniecības automātā. Sliede nedarbojās, jo metāla lokšņu stiprinājums nebija pietiekami stingrs. Dažreiz projektētāji atkārto kļūdas, aplūkojot to pašu problēmu no cita skatupunkta. Inženieris, kas pārzina apaļās vadotnes, var pieturēties pie tām neatkarīgi no pielietojuma prasībām pēc lielākas precizitātes. Taču lielākajai daļai pielietojumu nav nepieciešama kvadrātveida sliežu precizitāte. Jāņem vērā visas sistēmas izmaksas, ne tikai komponentu izmaksas. Un tas nozīmē, ka jāņem vērā visu perifērijas ierīču un paplašināto problēmu prasības.

Apaļās sliedes slodzes/kalpošanas laika grafiks norāda konkrētā lodīšu bukses gultņa robežslodzi. Ievadiet diagrammā visvairāk noslogotā gultņa maksimālo slodzi un nepieciešamo kalpošanas laiku un atrodiet vietu, kur krustojas abas līnijas. Laukums caur vai virs krustojuma un pa labi no tā norāda vispiemērotākos gultņus.

Gultņa orientācija vai pieliktās slodzes virziens nosaka lodīšu bukses gultņa dinamisko slodzes nestspēju. Korekcijas koeficientu atrod no pieliktās slodzes virziena attiecībā pret gultņa lodīšu celiņu orientāciju, kas parādīta polārajā grafikā. Lai noteiktu slodzes nestspēju, korekcijas koeficientu K reiziniet ar konkrētās vienības dinamisko slodzes nestspēju.

Kvadrātveida vadsliedes var pārspēt apaļās vadsliedes īpašos apstākļos, kad nepieciešama lielāka stingrība un kompaktums kravnesības ziņā attiecībā pret izmēru. Kopumā profila vadsliedes piedāvā lielāku kravnesību, precizitāti un stingrību, kā arī ilgāku kalpošanas laiku.

Kvadrātveida vadsliedēm ir jābūt ar ārkārtīgi paralēlām virsmām, lai novērstu saķeršanos un pārmērīgu nodilumu. Tās mēdz pieņemt montāžas virsmas formu, tāpēc ir stingri jāievēro paralēlisma specifikācijas.

Apaļās vadotnes sliedes VS kvadrātveida vadotnes sliedes īsumā