Выбор направляющих для станка с ЧПУ

Выбор направляющих для станка с ЧПУ

Самый распространенный и бюджетный вид направляющих. Отличается низкой стоимостью, легкостью обработки и установки. Полированные валы изготавливаются из высоколегированных сталей, как правило — конструкционных подшипниковых, и проходят индукционную закалку поверхности с последующей шлифовкой. Это обеспечивает продолжительное время работы и сопутствует меньшему износу вала. Шлифованные валы имеют идеальную поверхность и обеспечивают движение с очень маленьким трением. Валы крепятся только в 2 точках на концах, и поэтому монтаж их не представляет особой сложности.

Однако многие недобросовестные производители часто делают валы из дешевых и мягких сортов высокоуглеродистых сталей, пользуясь тем, что покупатель не всегда обладает средствами для проверки вида материала и его твердости.

К недостаткам полированных валов относятся:

1. Отсутствие крепления к станине.

Вал крепится в двух точках на концах — это облегчает монтаж направляющих, однако приводит к тому, что направляющие устанавливаются независимо от рабочей поверхности стола. В то же время в портальных станках крайне желательно ставить направляющие в жесткой связи со столом. Такая связь снижает погрешности обработки, если рабочий стол подвергался искривлению, «повело винтом» — направляющие, повторяя изгибы стола, нивелируют часть погрешности.

2. Провисание на большой длине.

На практике из-за провисания валы используют длиной не более 1 метра. Кроме того, важно отношение диаметра вала к его длине — для получения приемлемых результатов его значение должно быть не менее 0.05, желательно в пределах 0.06—0.1. Более точные данные можно получить, произведя моделирование нагрузки на вал в пакетах САПР.

Какие бывают рельсы для ЧПУ станка?

Справка . Производители во время изготовления приборов с ЧПУ используют большое количество направляющих. Такое их количество облегчает работу, связанную с проектированием автоматизированной техники.

Все направляющие делятся на те, которые применяют силы скольжения и силы качения. Данные технологии встречаются в таких направляющих:

• Круглые направляющие. Обычная конструкция, которая обеспечивает меньшие нагрузки. При работе повышается нагрев в итоге трения, и из-за этого становится меньше ресурс опорно-направляющей группы. Такие элементы устанавливают в местах не слишком активных перемещений или на устройствах небольшой категории, при этом механизмы смазывают вручную.
• Рельсовые. Они имеют свой пыльник, который защищает подшипники, сальники, ниппели и возможность подключения системы подачи смазки, поэтому они более надежные и универсальные.

Справка : рельсовый тип направляющих более предпочтителен, так как может справиться с высокими нагрузками промышленных автоматических станков.

• Цилиндрические направляющие на рельсах. В таких элементах применяется специальная опора — рельса с круглой выемкой, которая повторяет размеры вала. Таким образом, прогиба элемента под действием своего веса и нагрузки в процессе работы не происходит. Цилиндрические направляющие, как и обычные шлифованные валы, просты в изготовлении. Поэтому их стоимость ниже, чем при покупке профильных.

ВАЖНО! В связи с тем, что покупатели не проверяют твердость изделий при покупке, данный подход процветает, и риск покупки некачественных валов достаточно высокий.

• Профильные элементы рельсовые. Благодаря их конструкции возможно добиться высокой точности фрезеровки, что и определяет область их использования. Такие элементы крепят на неподвижную часть. Верх рельсы обрабатывают и шлифуют, чтобы избежать мелких выемок и коррозий. Благодаря боковым выемкам каретка перемещается около балки. В отличие от круглого вала, площадь прикосновения в этом случае не точечная, в виде линии, благодаря чему становится меньше сила трения, увеличивается точность работы оборудования.
• Призматические элементы и «ласточкин хвост». Их ставят там, где необходима высокая жесткость. Рельсы в этом случае представляют из себя две скользящих друг по другу части. Их невозможно убрать или поменять, так как они часть станины. Изготовление и ремонт таких частей достаточно сложны, а изменить их самостоятельно вообще невозможно.
• Шлицевой вал. Отличается большей жесткостью и износостойкостью и используется в механизмах, в которых нужен монтаж направляющих на концах.

Направляющие качения

Они сконструированы при участии подшипников качения.

У линейных подшипников – больший люфт, чем у каретки рельсовых направляющих, он меньше нагружен. Но у него есть ряд минусов:

• низкий уровень грузоподъемности;
• недолговечность;
• изготовление с солидным люфтом;
• чувствительный к воздействию пыли и стружек на вал.

Материал для производства втулок – бронза, латунь, капролон. Если имеет место соблюдение допусков, бронзовые подшипники скольжения не уступают подшипникам качения. Время от времени, если подшипник скольжения износился, его подгоняют, и чтобы устранить зазоры. Поэтому шариковая втулка более предпочтительна, благодаря тому, что она доступна и взаимозаменяема.

Что же это такое

Карго — это выдвижная металлическая корзина, которая встраивается в нижний или верхний ярусы кухонных шкафчиков. Такая система хранения позволяет экономить немало пространства. Но главным ее достоинством является практичность.

Разновидности секционных выдвижных конструкций

• Покрытие карго может быть различным (эмаль, краска и т.п.). Очень красиво выглядят хромированные выдвижные механизмы;
• Число ярусов (полочек) также бывает разным. Можно приобрести небольшую «одноэтажную» конструкцию для хранения бутылок или консервов, а можно отдать предпочтение большому «шкафу» с множеством полок. Все зависит от того, какова цель использования данного элемента мебели и его цена;
• Карго также может быть оснащено разделителями для бутылок и держателем для полотенец и противней;
• Высота полочек в некоторых моделях рассматриваемых выдвижных элементов гарнитура может регулироваться, а от падения их защищают специальные клипсы.

Поговорим о размерах

Размеры этих элементов могут быть различными. Рассмотрим каждый параметр:

• Ширина – варьируется от 15 до 90 см. Выбор конструкции зависит от ширины секции, которая выделяется под него.
• Высота. Тут диапазон впечатляет: от самых маленьких вставок (16 см) до высоких «шкафов», максимальная высота которых определяется производителем.
• Глубина. Как правило, карго уходит вглубь секции шкафа в среднем на 50 см, но бывают и исключения.

Эту выдвижную конструкцию можно использовать для хранения посуды, что очень удобно (выбирайте также наиболее элегантную фурнитуру для кухонных шкафов).

Карго для хранения посуды

Высокое карго способно вместить множество продуктов или вещей (особенно, если это широкая конструкция).

Хранить моющие средства в карго, встроенном в секцию под мойкой, очень функционально (читайте также о том, как выбрать электронные кухонные весы).

Карго для хранения моющих средств

Установка нескольких карго на кухню не только обеспечивает экономию пространства, но и придает интерьеру нотки изысканности.

Несколько карго на кухне

Направляющие МРС

Направляющие служат для перемещения по станине подвижных узлов станка, обеспечивая правильность траектории движения заготовки или детали и для восприятия внешних сил.
В металлорежущих станках применяются направляющие (рис. 2.56):
1. скольжения (смешанного трения);
2. качения;
3. комбинированные;
4. жидкостного трения;
5. аэростатические.
Область применения того или иного типа направляющих определяется их достоинством и недостатками.

рис. 2.56. Классификация направляющих в станках

К направляющим станков предъявляют следующие требования:
— первоначальная точность изготовления;
— долговечность (сохранение точности в течении заданного срока);
— высокая жесткость;
— высокие демпфирующие свойства;
— малые силы трения;
— простота конструкции;
— возможность обеспечения регулирования зазора-натяга.
Классификация направляющих
В зависимости от траектории движения подвижного узла направляющие делятся на прямолинейные и круговые.
В зависимости от расположения направляющие делятся также на горизонтальные, вертикальные, наклонные.

Направляющие смешанного трения (скольжения)

Направляющие смешанного трения (скольжения) характеризуются высоким и непостоянным по величине трением и применяются при малых скоростях перемещения по ним суппортов или столов. Разница значения силы трения покоя (сила трогания) по сравнению с трением движения зависит от скорости движения и приводит к скачкообразному движению узлов при малых скоростях. Это явление не позволяет применять их в станках с программным управлением, а значительное трение вызывает износ и снижает долговечность направляющих.
Для устранения этих недостатков применяются:
— специальные антискачковые масла;
— накладки из антифрикционных материалов;
— термообработка до HRC 48…53 (повышает износостойкость);
— специальные покрытия (хромирование);
— напыление слоем молибдена;
— наполненный фторопласт (с коксом, дисульбид молибдена, бронза и т.д. у которых fТР=0,06…0,08, что в покое, что в движении).

Конструктивные формы направляющих скольжения

Конструктивные формы направляющих скольжения разнообразны. Основные формы представлены на рис. 2.57.
Очень часто используют сочетание направляющих различной формы.
Треугольные направляющие (рис. 2.57,а) обеспечивают автоматический выбор зазоров под собственным весом узла, но сложны в изготовлении и контроле.
Прямоугольные направляющие (рис. 2.57,б) просты в изготовлении и контроле геометрической точности, надежны, удобны в регулировании зазоров — натягов, хорошо удерживают смазку, но требуют защиты от загрязнения. Они нашли применение в станках с ЧПУ.
Трапециевидные (ласточкин хвост) (рис. 2.57, в) контактны, но очень сложны в изготовлении и контроле. Имеют простые устройства регулирования зазора, но они не обеспечивают высокой точности сопряжения.
Цилиндрические направляющие (круглые) (рис. 2.57,г) не обеспечивают высокой жесткости, сложны в изготовлении и применяют их обычно при малых длинах хода.

рис. 2.57. Конструктивные формы направляющих скольжения: а- треугольные, б- прямоугольные, в- трапециевидные, г- круглые

Материалы направляющих

Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в направляющих смешанного трения предъявляет высокие требования к выбору материала. Материал во многом влияет на износостойкость направляющих и определяет плавность движения узлов. Для исключения явления — схватывания, пару трения комплектуют из разнородных материалов. Чугунные направляющие из серого чугуна, выполненные за одно целое с базовой деталью (станиной), просты и дешевы, но не обеспечивают долговечности. Для повышения износостойкости их подвергают закалке до твердости HRC 48…53 или покрывают хромом (при слое хрома толщиной 25…50 мкм обеспечивается твердость до HRCЭ 68…72), а также производят напыление на рабочие поверхности направляющих слоя молибдена или сплава с содержанием хрома. Для исключения схватывания покрывают одну из пар сопряжения, как правило, неподвижную.
Стальные направляющие выполняются в виде отдельных планок, которые крепятся к базовым деталям, к стальным станинам приваривают, а к чугунным прикрепляют винтами или приклеивают. Для стальных накладных направляющих применяют малоуглеродистые стали (сталь 20, 20Х, 20ХНМ) с последующей цементацией и закалкой до твердости HRCЭ 60…65, азотируемые стали 40ХФ, 30ХН2МА с глубиной азотирования 0,5 мм и закалкой до твердости HV800-1000.
Цветные сплавы типа бронз БрОФ10-1, Бр.АМц 9-2, цинковый сплав ЦАМ 10-5 в паре со стальными и чугунными направляющими обладают высокой износостойкостью, исключают задиры. Однако из-за высокой стоимости они применяются редко и используются только в тяжелых станках.
Для снижения коэффициента трения и повышения демпфирования в направляющих скольжения находят применение пластмассы, которые обладают хорошими характеристиками трения, но у них низкая износостойкость при абразивном загрязнении, и незначительная жесткость. Из пластмасс в станках для направляющих используют фторопласт, композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида молибдена, графита.

Конструктивное оформление направляющих

Сечения направляющих скольжения нормализованы и соотношение размеров зависит от высоты направляющих.
Отношение длины подвижной детали к габаритной ширине направляющих должно быть в пределах 1,5…2. Длина неподвижных направляющих принимается такой, чтобы не было провисания подвижной детали.
Механическое крепление обеспечивается как правило винтами по всей длине с шагом не более 2-х кратной высоты накладной планки и обеспечивается при этом фиксация планок в поперечном направлении выступами, фасками и т.д.
Жидкостное трение между направляющими обеспечивается подачей под давлением смазки между трущимися поверхностями или за счет гидродинамического эффекта. При жидкостном трении практически исключается износ направляющих, обеспечиваются высокие демпфирующие свойства и плавность движения, защита от коррозии, отвод тепла, удаление продуктов износа из зоны контакта.

Гидростатические направляющие

В металлорежущих станках все более широкое применение находят гидростатические направляющие, имеющие по всей длине карманы, в которые под давлением подается масло. Масло, растекаясь по площадке направляющих, создает масляную пленку по всей длине контакта и вытекает через зазор h наружу (рис. 2.58).

рис.2.58. Схемы гидростатических направляющих: а, б — незамкнутых; в — замкнутых; 1- насос, 2- эпюра давлений, 3-дроссель, 4- предохранительный клапан, 5- карман

По характеру восприятия нагрузки гидростатические направляющие делятся на незамкнутые (рис. 2.58, а, б) и замкнутые (рис. 2.58, в). Незамкнутые используются при условии создания прижимающих нагрузок, а замкнутые могут воспринимать, кроме того и опрокидывающие моменты. Для создания необходимой жесткости и повышения надежности в этих направляющих обеспечивается регулирование толщины масляного слоя, а также используется системы подвода масла с дросселями перед каждым карманом (рис. 2.58, б, в) и системы автоматического регулирования.
Основным преимуществом гидростатических направляющих является то, что они обеспечивают жидкостное трение при любых скоростях скольжения, а следовательно равномерность перемещения, и высокую чувствительность точных перемещений, а также компенсирование погрешностей сопрягаемых поверхностей. Недостатком гидростатических направляющих является сложность системы смазки и необходимость устройств фиксации узла в позиции.
Аэростатические направляющие
Конструктивно аэростатические направляющие похожи на гидростатические, а разделение трущихся поверхностей обеспечивается подачей в карманы под давлением воздуха. Для образования равномерной воздушной подушки по всей площади направляющих их выполняют из нескольких отдельных секций, разделенных дренажными каналами 3 (рис. 2.59). Размеры секций В = 30мм, L = 500мм.

рис. 2.59. Аэростатические направляющие: а — принципиальная схема, б- секция опоры с замкнутой канавкой, в- секция опоры с прямолинейной канавкой

Каждая секция имеет отверстие 5 для подвода воздуха под давлением и распределительные канавки 1 и 2 глубиной t (рис. 2.59, б) для развода воздуха по площади секции.
Направляющие качения.
В этих направляющих трение качения обеспечивается свободным перекатыванием шариков или роликов между движущимися поверхностями, либо установкой тел качения на фиксированные оси (рис. 2.60).
Наибольшее распространение получили направляющие со свободным перекатыванием тел качения, так обеспечивают более высокую жесткость, точность движения и применяют их в станках с малой величиной хода перемещаемого узла из-за отставания тел качения (рис. 2.60, б) и направляющие с циркуляцией потока шариков или роликов и их возвратом (рис. 2.60, в)

рис. 2.60. Схемы направляющих качения: а — на роликах с закрепленными осями, б- с потоком тел качения, в — с возвратом тел качения, V- скорость перемещения узла

Направляющие качения обеспечивают равномерность и плавность перемещения при малых скоростях, высокую точность установочных перемещений.
Недостатками направляющих качения являются:
— высокая стоимость;
— трудоемкость изготовления;
— низкое демпфирование колебаний;
— повышенная чувствительность к загрязнением.
Конструктивное оформление направляющих качения.
Конструктивные формы направляющих качения (рис. 2.61) сходны с направляющими скольжения.

рис. 2.61. Направляющие качения: а — плоские, б — призматические, в — с крестовым расположением роликов, г — шариковые; 1- тела качения, 2 – сепаратор

Число тел качения во многом определяет точность движения и их должно быть не меньше 12…16 и определяется из условия: />

где F — нагрузка на один шарик, Н; d — диаметр шарика, мм.
Диаметр тел качения выбирают из условия, что отношение длины к диаметру:
При l/d = 1 принимают d = 5..12 мм, а при l/d = 3 принимают d = 5..20мм.
Для повышения жесткости в направляющих качения создают предварительный натяг путем подгонки размеров или регулированными устройствами. Направляющие с циркуляцией тел вращения выполняются без сепаратора со сплошным потоком шариков или роликов, причем они могут выполнять в виде отдельного элемента, представляющего собой подшипник качения — опору.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Несовместимость СОЖ и смазки

Несовместимость СОЖ и смазки В некоторых случаях СОЖ, состоящая на 93 – 95% из воды, может разлагать консистентную смазку, вымывая масляную составляющую. Она теряет свои свойства. При этом образовывается твердая мыльная эмульсия белого цвета с частичками выработанного материала. Как следствие, наступает недостаток смазки. Для устранения вредного влияния СОЖ на консистентную смазку необходимо перейти на смазывание маслом. Если конструктивно это реализовать невозможно, то необходимо применить усиленные средства защиты линейных направляющих.