Круглыя накіроўвалыя рэйкі супраць квадратных накіроўвалых рэйак для фрэзерных станкоў з ЧПУ

Камплект лінейнай рэйкі з ЧПУ

Лінейныя накіроўвалыя рэйкі (камплект лінейных накіроўвалых з ЧПУ) бываюць двух тыпаў: круглыя і квадратныя. Круглыя накіроўвалыя рэйкі з'явіліся першымі, але не забяспечваюць такой дакладнасці, як квадратныя кампаненты накіроўвалых. Аднак круглая накіроўвалая рэйка з'яўляецца пераважнай для вертыкальных перамяшчэнняў з вялікімі нагрузкамі. Прымяненне будзе вызначаць, які тып лінейных накіроўвалых варта выкарыстоўваць. Крытэрыі выбару аднаго з іх нічым не адрозніваюцца ад выбару любога іншага. маршрутызатар CNC кампанент, спецыфікаваць дызайн, вызначыць мэты сістэмы і працаваць з мінулымі поспехамі і памылкамі. Але кожны, у каго мала вопыту, можа рабіць простыя памылкі. Лепш за ўсё пачаць з вывучэння асноўных якасцей кожнага тыпу і выкарыстання тых, якія найбольш актуальныя для прыкладання.

Тэхналогія круглых накіроўвалых рэек за апошнія 60 гадоў была адточена амаль да дасканаласці, а квадратныя накіроўвалыя — каля 35 гадоў. Большасць уласцівых канструктыўных праблем даўно вырашаны, а матэрыялы значна палепшыліся. Большасць праблем узнікае з-за няправільнага выкарыстання і прымянення. А асноўныя прычыны няправільнага прымянення часта крыюцца ў асабістых прадузятасцях або забабонах, няправільных разліках або эстэтычных меркаваннях. Гэта значыць, адносна невялікая лінейная профільная рэйка можа выдатна адпавядаць нагрузцы, хуткасці і ўсім астатнім патрабаванням. Але пры мантажы на фрэзерны станок з ЧПУ уважлівы вока можа прыйсці да высновы, што яна выглядае слабай і, безумоўна, недастатковай па памеры.

Адзін тып лінейнай накіроўвалай з шарыкавымі ўтулкамі не абавязкова прасцейшы ў выкарыстанні, чым іншы. Выбар цалкам залежыць ад канкрэтнага прымянення. Як правіла, канкрэтны кампанент квадратнай рэйкі можа каштаваць даражэй, чым круглы, але неабходна ўлічваць іншыя патрабаванні, у тым ліку кошт сістэмы. Як мінімум, гэтыя пункты ўключаюць выдаткі на падрыхтоўку станіны фрэзернага станка з ЧПУ або іншай мантажнай паверхні для размяшчэння рэйкавай сістэмы, неабходную дакладнасць пазіцыянавання і прастору, даступную для падсістэмы лінейнай рэйкі.

Але перш чым брацца за аловак ці за мыш, вызначыцеся з квадратнай ці круглай рэйкай. Калі вам здаецца, што варыянт падыходзіць для любога з іх, правядзіце папярэднія разлікі найбольш важных якасцей і патрэб, каб пераканацца, што нічога не прапушчана.

Круглыя накіроўвалыя рэйкі

Да з'яўлення квадратных накіроўвалых рэек чакалася, што круглыя накіроўвалыя рэек будуць задавальняць любыя патрабаванні да кіравання лінейным рухам. І на працягу многіх гадоў яны выдатна гэта рабілі. Але паколькі карыстальнікі фрэзерных станкоў з ЧПУ патрабавалі больш жорсткіх дапушчальных мер для пэўных работ, вытворцы фрэзерных станкоў з ЧПУ аддавалі перавагу класічнаму метаду фрэзеравання і шабрэння. Круглыя накіроўвалыя рэйкі выкарыстоўваліся для перыферыйнага абсталявання, калі яны не маглі адпавядаць патрабаванням дапушчальных мер.

Гэта не зрабіла круглыя накіроўвалыя рэйкі менш каштоўнымі або састарэлымі. Іх перавагі працягваюць пераважваць недахопы. Круглыя накіроўвалыя рэйкі звычайна таннейшыя за квадратныя, але гэта не павінна быць галоўным крытэрыем для любога прымянення. Квадратная рэйка можа выйсці з ладу, у той час як круглая можа працаваць плаўна і бездакорна. Напрыклад, круглыя накіроўвалыя рэйкі больш схільныя да няправільнага сумяшчэння, дрэннай паралельнасці і момантных нагрузак у большасці... Станкі з ЧПУ і дазваляюць большую варыяцыю вышыні рэйкі h8, чым сістэмы з квадратнымі рэйкамі. Тым не менш, яны могуць падтрымліваць прамалінейнасць руху 0.01 цалі на працягу 10 футаў. Акрамя таго, невялікі ролікавы элемент, як правіла, робіць рух круглай рэйкі больш плаўным.

Каб дасягнуць такой дакладнасці, ім патрэбна падтрымка толькі на канцах, хоць многія з іх падтрымліваюцца ў некалькіх кропках або па ўсёй даўжыні. Гэта дазваляе рэйкам без праблем перасякаць зазоры і бяспечна пераходзіць ад адной апоры да іншай. Калі для круглай рэйкавай сістэмы патрабуецца толькі зборка вала і рэйкі (вала, рэйкі або вала і 2 блокі з канцавой апорай і 4 апорнымі блокамі), кошт падрыхтоўкі меншы, чым для квадратнай рэйкі. Як правіла, усталёўка круглай рэйки адносна простая і нядорагая. А абслугоўванне і замена аддаюць перавагу круглай рэйцы.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі (профільныя накіроўвалыя рэйкі)

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі першапачаткова былі распрацаваны для вытворчасці фрэзерных станкоў з ЧПУ. Яны замянілі інтэграваныя карэткі і накіроўвалыя, якія з'яўляюцца неад'емнымі часткамі станіны фрэзернага станка з ЧПУ. Нягледзячы на гэта, некаторыя традыцыйныя карэткі і накіроўвалыя ўсё яшчэ забяспечваюць высокую дакладнасць у пэўных сітуацыях.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі больш жорсткія і трывалыя, але патрабуюць прамой, бесперапыннай апоры з жорсткімі патрабаваннямі да плоскасці і паралельнасці; яны не могуць пераадолець зазоры, якія можа пераадолець круглая рэйка. Аднак, паколькі вытворцы фрэзерных станкоў з ЧПУ прызвычаіліся да дакладнай падрыхтоўкі станіны, гэта не праблема.

Асноўнай перавагай квадратных накіроўвалых рэек з'яўляецца высокая дакладнасць пазіцыянавання, асабліва карысная пры фрэзераванні і шліфаванні. Яны вытрымліваюць ад 0.0002 да 0.001 цалі на даўжыні 10 футаў у параўнанні з 0.01 цалі для круглых накіроўвалых рэек. Яны таксама спраўляюцца з гэтай дакладнасцю пры момантнай нагрузцы; адна карэтка і адна рэйка лепш падыходзяць для гэтага, чым круглая рэйка. А паколькі квадратная рэйка вытрымлівае большыя нагрузкі з высокай дакладнасцю, большасць карыстальнікаў мірацца з некалькі меншай плаўнасцю ходу, чым круглыя накіроўвалыя.

Нягледзячы на тое, што адзін профільны рэек можа вытрымліваць момантную нагрузку, гэта не заўсёды рэкамендуецца. Для балансавання нагрузкі або размеркавання вагі варта выкарыстоўваць 2 ці больш блокаў. Аднак адзін квадратны рэек можа падысці там, дзе спатрэбяцца 2 круглыя накіроўвалыя. Профільныя рэек таксама прасцей выкарыстоўваць, бо для поўнай сістэмы патрабуецца адна ці 2 дэталі — рэйка і карэтка, у той час як круглы рэек складаецца з некалькіх дадатковых дэталяў.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі маюць больш высокую грузападымальнасць, якая вызначаецца як велічыня нагрузкі, якую вытрымлівае рэйка, пераадольваючы пэўную адлегласць. Напрыклад, грузападымальнасць 20,000 100 Н разлічана на км. Пры гэтым знос мінімальны, таму што рэйка не слізгае, а мае кантакт з качэннем. Тэрмін службы квадратнай рэйкі ў першую чаргу залежыць ад тыпу асяроддзя, у якім яна знаходзіцца, належнай змазкі і абслугоўвання. Пры іншых роўных умовах круглыя накіроўвалыя рэйкі крыху больш устойлівыя, таму што яны не такія шчыльныя і не так адчувальныя да невялікіх ваганняў. Квадратная рэйка больш адчувальная да смецця і ўдараў, хоць яна мае большую грузападымальнасць і ўстойлівасць да ўдараў, якія не ўплываюць на элемент качэння.

Улічваючы зносаўстойлівасць, круглая рэйка таксама мае натуральную здольнасць скідаць смецце. Квадратныя рэйки схаваныя ад прамога доступу, але не абавязкова скідаюць смецце. Пры прымяненні да рэйкі гідраўлічнай рухаючай сілы круглая рэйка працуе лепш, чым квадратная, таму што квадратная рэйка можа зацягвацца на некаторых участках гонак, тады як круглая рэйка мае меншую тэндэнцыю да зацягвання.

Перад пачаткам размяшчэння кампанентаў фрэзернага станка з ЧПУ выберыце тып накіроўвалай. Мацавальныя прыстасаванні для круглых і квадратных накіроўвалых радыкальна адрозніваюцца, а таксама вобласць, у якой трэба працаваць, як і намінальная нагрузка ў залежнасці ад фізічнага памеру. Калі пазней не атрымаецца, пераход з адной маркі квадратнай накіроўвалай на іншую прасцей, чым пераход з квадратнай на круглую. Усе вытворцы прытрымліваюцца стандартаў, якія дазваляюць пэўную ступень узаемазаменнасці ўнутры аднаго тыпу.

Да эфектыўнасці можна падысці з двух бакоў. Адзін з іх тычыцца каэфіцыента супраціўлення трэння; меншае трэнне азначае меншую ўваходную энергію. Супраціўленне круглых накіроўвалых крыху меншае, і яны рухаюцца больш плаўна, чым у профільных. Але тыя, хто рэгулярна выкарыстоўвае квадратныя накіроўвалыя, забяспечваюць дастатковую магутнасць для дастаткова добрага руху рэек. Некаторыя таксама разглядаюць эфектыўнасць з пункту гледжання агульнай габарыты або памеру. Меншы профільны рэек прапануе меншы корпус для больш высокіх нагрузак.

Ударная нагрузка, як і імгненная ўдарная нагрузка, уплывае на ўсе падшыпнікі. Квадратныя накіроўвалыя рэйкі могуць вытрымліваць большую нагрузку, чым невялікія падшыпнікі, таму ўдар — гэта больш ударная сіла. Але ва ўсіх выпадках рэйка маштабуецца да грузападымальнасці нармальнай нагрузкі, а не ўдарнай. Істотнай розніцы няма, за выключэннем таго, што ў цяжкай тэхніцы ўдар больш шкодны проста з-за чыстай масы.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі маюць некаторыя крытычныя паказчыкі зніжэння нагрузкі ў залежнасці ад навакольнага асяроддзя, якія звычайна можна знайсці ў кіраўніцтве вытворцы або кіраўніцтве па праектаванні. На жаль, праекціроўшчыкі недастаткова часта ўлічваюць фактары зніжэння нагрузкі на пачатковых этапах праектавання як круглых, так і квадратных накіроўвалых рэек. Напрыклад, стандартны намінальны цыкл выкарыстання ў ЗША складае 2 мільёны цаляў або 50 км, а для еўрапейскага рынку — 100 км або 4 мільёны цаляў. Часта стандарты рэкамендуюць не выкарыстоўваць рэйкавую сістэму больш за 25 або... 50% ад намінальнай магутнасці.

Гэта ў каталогу

Большасць каталогаў лінейных ролікавых і шарыкавых накіроўвалых утрымліваюць інфармацыю па ўжыванні і інжынернай падборы памераў і мантажу. Гэтыя параметры неабходныя для вызначэння дынамічнай нагрузкі і моманту, а таксама статычнай нагрузкі і моманту, якія ўключаюць кут тангажу, крэнгу і рыскання. Каталогі таксама ўключаюць графікі і ўраўненні для вызначэння тэрміну службы падшыпніка зыходзячы з дынамічнай нагрузкі і ўваходных параметраў прыкладзенай дынамічнай нагрузкі. Кожная лінейная ролікавая або шарыкавая накіроўвалая мае унікальныя характарыстыкі хуткасці, паскарэння, допускаў, папярэдняга нацяжэння і дыяпазону тэмператур.

Найважнейшым параметрам для профільных накіроўвалых з'яўляецца паралельнасць ходу, якая знаходзіцца ў дыяпазоне некалькіх мікраметраў. Калі не прытрымлівацца ўважліва параметраў, падшыпнікі закліноўваюць або заўчасна зношваюцца. Каб прадухіліць такія праблемы, у кіраўніцтве па ўсталёўцы падрабязна апісаны пытанні падрыхтоўкі паверхні для мацавання, мантажных дапушчальных адтулін і паралельнасці рэек. Дадзеныя па ўсталёўцы таксама ўключаюць вертыкальнае зрушэнне рэек, вертыкальнае і папярочнае зрушэнне карэткі, дапушчальныя адтуліны для мацавання, крутоўны момант нітаў і стыковыя злучэнні.

Круглыя лінейныя шарыкападшыпнікі патрабуюць тых жа меркаванняў, што і профільныя накіроўвалыя, плюс некалькі дадатковых. Палярныя графікі ілюструюць дынамічную грузападымальнасць, а графікі паказваюць тэрмін службы. Нізкі каэфіцыент трэння 0.001 і характарыстыкі самавыраўноўвання, якія прысвечаны круглым накіроўвалым, выключаюць неабходнасць у каэфіцыентах пагаршэння намінальных характарыстык, якія звычайна прысвойваюцца профільным накіроўвалым.

прыкладанняў

Нягледзячы на тое, што калісьці квадратныя лінейныя накіроўвалыя каштавалі ў разы даражэй за круглыя з-за строгіх патрабаванняў да шліфоўкі, уласцівых канструкцыі, новыя тэхналогіі вытворчасці і эканомія за кошт маштабу заахвоцілі інжынераў разглядаць магчымасць выкарыстання квадратных накіроўвалых у больш шырокай вобласці прымянення. Квадратныя лінейныя накіроўвалыя цяпер можна знайсці ў многіх тых жа сферах прымянення, дзе калісьці выкарыстоўваліся толькі круглыя накіроўвалыя.

У большасці выпадкаў можна выкарыстоўваць круглыя або квадратныя накіроўвалыя рэйкі. Але некаторыя рэйкі замяняюцца іншым тыпам, бо першы не працуе. Так было ў выпадку з ложкам для пацыентаў у бальніцы, дзе канструктар пачаў з квадратнай рэйкі для восевага руху. Але зборка заціскалася; яна не магла свабодна рухацца, пакуль мацавальныя балты не былі аслаблены, каб дазволіць некаторы круцільны рух. Каркас ложка проста быў недастаткова жорсткім. Квадратную рэйку прыйшлося замяніць самавыраўноўвальнай круглай рэйкай.

Іншым прыкладам прымянення, які сутыкнуўся з падобнай праблемай, была квадратная накіроўвалая, усталяваная на аснове з ліставога металу ў гандлёвым аўтамаце. Рэйка не працавала, таму што мацаванне з ліставога металу было недастаткова жорсткім. Часам праекціроўшчыкі паўтараюць памылкі, калі разглядаюць тую ж праблему ў іншым святле. Інжынер, знаёмы з круглымі накіроўвалымі рэйкамі, можа схільны прытрымлівацца іх, незалежна ад патрэб прыкладанні ў больш высокай дакладнасці. Але большасці прыкладанняў не патрэбна дакладнасць квадратнай накіроўвалай. Ім варта ўлічваць кошт усёй сістэмы, а не толькі кошт кампанентаў. А гэта азначае ўлік патрабаванняў да ўсіх перыферыйных прылад і дадатковых пытанняў.

Графік залежнасці нагрузкі ад тэрміну службы круглай рэйкі паказвае гранічную нагрузку для дадзенага шарыкавага падшыпніка. Увядзіце ў табліцу максімальную нагрузку найбольш нагружанага падшыпніка і неабходны тэрмін службы і знайдзіце месца перасячэння дзвюх ліній. Плошча праз або вышэй і справа ад перасячэння паказвае найбольш прыдатныя падшыпнікі.

Арыентацыя падшыпніка або кірунак прыкладзенай нагрузкі вызначае дынамічную грузападымальнасць шарыкавага падшыпніка. Папраўчы каэфіцыент знаходзіцца з кірунку прыкладзенай нагрузкі адносна арыентацыі дарожак шарыкаў падшыпніка, паказаных на палярным графіку. Каб вызначыць грузападымальнасць, памножце папраўчы каэфіцыент K на дынамічную грузападымальнасць канкрэтнага вузла.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі могуць пераўзыходзіць круглыя накіроўвалыя рэйкі ў пэўных абставінах, якія патрабуюць большай калянасці і большай кампактнасці з пункту гледжання грузападымальнасці адносна памеру. У цэлым, профільныя накіроўвалыя рэйкі забяспечваюць больш высокую грузападымальнасць, дакладнасць і калянасць, а таксама больш працяглы тэрмін службы.

Квадратныя накіроўвалыя рэйкі павінны мець надзвычай паралельныя паверхні, каб прадухіліць зацісканне і празмерны знос. Яны, як правіла, прымаюць форму мантажнай паверхні, што робіць неабходным строгае выкананне патрабаванняў паралельнасці.

Круглыя накіроўвалыя рэйкі супраць квадратных накіроўвалых рэйак: кароткі агляд