Виды направляющих для станков чпу

Выбор направляющих для станка с ЧПУ.

Содержание

[править] НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОЛИРОВАННЫЕ ВАЛЫ

Самый распространенный и бюджетный вид направляющих. Отличается высокой доступностью, легкостью обработки и установки. Полированные валы изготавливаются из высоколегированных сталей, как правило — конструкционных подшипниковых, и проходят индукционную закалку поверхности с последующей шлифовкой. Валы имеют заводскую индукционную закалку, что 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:

  • Отсутствие крепления к станине.
    Вал крепится в двух точках на концах — это облегчает монтаж направляющих, однако приводит к тому, что направляющие установлены независимо от рабочей поверхности стала. В то время в портальных станках крайне желательно ставить направляющие в жесткой связи со столом(такая связь снижает погрешности обработки, если рабочий стол подверглась искривлению, «повело винтом» — направляющие, повторяя изгибы стола, нивелируют часть погрешности).
  • 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.
Читайте также:  Станки для производства контактных линз

Линейные подшипники на вал бывают нескольких видов:

[править] 1. Шариковые втулки.

Линейные подшипники качения имеют сравнительно большие люфты по сравнению с каретками рельсовых направляющих и меньшие нагрузочные характеристики. Помимо этого для защиты от поворота каретки необходимо использовать как минимум два направляющих вала на одну ось. Недостатки линейных подшипников качения:

  • Низкая грузоподъемность
    Cледствие предыдущего пункта, а также конструктивного строения линейных подшипников.
  • Недолговечность.
    Каждый шарик линейного подшипника касается вала в одной точке, что создает очень высокое давление. Со временем шарики могут прокатать канавку на валу, после чего вал подлежит замене.
  • Люфт.
    Бюджетные линейные подшипники многими производителями изготавливаются зачастую с весьма существенным люфтом.
  • Достаточно чувствительны к пыли и стружке на валу.

[править] 2. Линейные подшипники скольжения.

Втулки скольжения используют трение скольжения и изготавливаются из бронзы, латуни, капролона и иных материалов. При должном соблюдении допусков бронзовый подшипник скольжения не уступает подшипнику качения в точности и грузоподъемности, и при этом легче переносит пыль и стружку. Однако, надо быть уверенным, что вы всегда сможете достать материал для подшипника и обработать его как надо. Кроме того, периодически по мере износа подшипник скольжения приходится подгонять для устранения зазоров. В большинстве случаев шариковая втулка предпочтительней для начинающих по причине их высокой доступности и взаимозаменяемости.

[править] ШЛИЦЕВЫЕ ВАЛЫ (BALL SPLINE)

Шлицевые валы имеют специальные дорожки качения для шариков втулки, они более износостойкие и более жесткие чем обычные валы, а также могут воспринимать крутильные усилия с втулки. Сочетая в себе преимущества монтажа валов, исносостойкость профильных рельсов, с возможностью создания натяга, шлицевые валы находят применение там, где требуется монтаж направляющих исключительно на концах. Однако, из-за их существенно более высокой стоимости(на полпорядка-порядок по сравнению с полированными валами) они редко применяются в строении обычных станков .

[править] ВАЛЫ НА ОПОРЕ

Линейные валы на опорах(цилиндрические рельсы) служат для поддержки направляющей по всей длине, что предотвращает её прогиб под воздействием нагрузки или собственного веса при большой длине и массе движущейся каретки. Цилиндрические рельсы крепятся непосредственно на станок. Отверстия с резьбой в опоре выполнены специально для удобного крепления и обеспечивают надежную фиксацию направляющей на станине. Цилиндрические рельсы имеют общие недостатки с полированными валам — высокий люфт у втулок, недолговечность. Однако цилиндрические рельсы уже не провисают на длине, и имеют большую грузоподъемность. В отличие от линейных подшипников на валы, каретки на цилиндрические рельсы реагируют на разнонаправленные нагрузки по-разному. Это происходит потому, что шариковые втулки на вал — замкнутые по контуру, а каретки на рельсы — нет. Этот эффект может привести, например, к тому, что небольшой станок с тяжелым шпинделем на цилиндрических рельсах может показать точность хуже, чем аналогичная конструкция на валах.

Валы и цилиндрические рельсы просты в производстве, по этой причине существует множество именитых и безымянных производителей данного продукта, и качество и параметры разнятся соответственно в весьма широких пределах. Бывает так, что каретки одного и того же безымянного производителя не подходят к его же валам из другой партии.

[править] ШАРИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Профильные рельсовые направляющие используются там, где требуется высокая точность. Также как и цилиндрические, профильные рельсы крепятся непосредственно на станину станка. В профильных рельсах сделаны специальные дорожки качения, в результате нагрузка на каретку распределяется по рабочей поверхности дорожек качения равномерно — профиль касания шарик-рельс уже не точка, а дуга. Профильные рельсы отличаются высокой точностью и прямолинейностью, высокой грузоподъемностью, высокой износоустойчивостью, низким люфтом или полным его отсутствием. Недостатком профильных направляющих является высокие требования к шероховатости и прямолинейности места крепления, а также сложность установки. Как правило, рельсы и каретки выпускаются в нескольких вариантах — с преднатягом и грузоподъемностью разной степени. Классическим примером могут служить рельсовые направляющие Hiwin и THK. Профильные рельсы сложны и дороги в производстве, поэтому производителей рельсов меньше, чем производителей валов, и они(как правило) дорожат своей репутацией, качество профильных рельсов гораздо стабильней. Мы рекомендуем всегда, когда это возможно, использовать именно профильные рельсовые направляющие известных брендов для построения станков с ЧПУ.

[править] РОЛИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Роликовые рельсы являются подвидом профильных направляющих, у которых дорожки качения — плоские, а вместо шариков в опорных модулях использованы ролики. Это позволило увеличить жесткость направляющей, грузоподъемность и долговечность. Роликовые направляющие используются в высоконагруженных металлообрабатывающих станках с ЧПУ, предназначенных для фрезеровки черных металлов, стали, камня. Вряд ли Вы ищете именно такие направляющие, иначе Вы бы не читали данную статью.

[править] НАПРАВЛЯЮЩИЕ «ЛАСТОЧКИН ХВОСТ» И ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Этот вид направляющих применяется там, где нужна очень высокая жесткость, например, в промышленных металлообрабатывающих станках. В направляющих типа ласточкин хвост контактирующие поверхности плоской формы скользят друг по другу, чем достигается большая площадь контакта. «Ласточкин хвост» не является съемным, а выполняется в виде единого целого со станиной. Изготовление, также как и ремонт «ласточкина хвоста» — весьма сложная и трудемкая операция,а замене ЛХ не подлежит. «Ласточкин хвост» практически не используется в хоббийном станкостроении по упомянутой совокупности причин.

[править] ПОДВОДЯ ИТОГИ

Итого, при выборе направляющих обращайте внимания на следующие моменты:

  • вал и бронзовая втулка — низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине.
  • вал и пластмассовая втулка — низкая жесткость и грузоподъемность, низкая точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, высокий износ, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине.
  • вал и шариковая втулка — низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Вал провисает при большой длине. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
  • вал на опоре и шариковая втулка — средняя жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Рельс повторяет деформации станины, нивелируя погрешность. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
  • профильные направляющие — высокая жесткость, точность, износостойкость, высокая грузоподъемность, не требуется регулировка, высокая стоимость. Немаловажный фактор — сложность монтажа профильных направляющих и необходимость соответствующей подготовки монтажных поверхностей. Используются в станках среднего и промышленного класса.

Если Вы все прочитали, но ситуация не стала яснее, в заключение несколько конкретных рекомендаций:

  • Если на станке планируется фрезеровать металлы или камень — альтернативы профильным рельсам нет.
  • Если ваш станок будет иметь рабочее поле больше, чем 0.7 кв. м., лучше всего также применить профильные направляющие.
  • Если ваш станок имеет рабочее поле меньше, чем формат А4, планируется обрабатывать мягкие материалы — подойдут валы диаметром 16-25 мм.
  • Если Вы все еще затрудняетесь с выбором, обратитесь за консультацией к нашим специалистам.

Источник

Виды направляющих для станков с ЧПУ.

На протяжении нескольких лет мое хобби — это создание проектов на Arduino. В том числе разработка станков с ЧПУ на базе Arduino. Сделал я уже несколько видов ЧПУ станков, от лазерного гравировального, до фрезерного станка с ЧПУ. Также модернизировал свой 3D принтер Anet A8.

При создании станков очень важной составляющей является правильный выбор механической части станка. В этой статье расскажу, какие основные виды направляющих для ЧПУ и подшипников для станков существуют. Рассматривать направляющие, которые предназначены для других целей, например, для мебели, не будем. Хотя я и делал свои первые станки как раз на мебельных направляющих.

Направляющие полированный вал.

Самый распространенный вид направляющих для небольших станков и 3D принтеров.

Его преимущество заключается в легкости монтажа. Нет привязки к столу или другой поверхности, что позволяет устанавливать данные направляющие на рамных конструкциях без жесткого основания. Но при этом рама должна обеспечивать необходимую жесткость.

Минус данных направляющих заключается в провисании при использовании длинных направляющих, так как нет дополнительной опоры, только крепление в 2-х точках.

Для этих направляющих используют шариковые втулки. Данные подшипники не рассчитаны для работы под большим весом. Это второй фактор, который указывает на использование таких направляющих для небольших станков.

Шлицевой вал.

Этот вид направляющих валов отличаются только шлицами (пазами) по длине вала. Данная конструкция валов имеет меньший люфт по сравнению с полированными валами, но при этом значительно дороже, и поэтому применяется реже.

Направляющая вал на опоре.

Полированный вал в опоре, закрепленный на жесткую опору, вот основное отличие данных направляющих. Плюсы заключаются в том, что можно использовать направляющие большей длины и больше нагрузки, в отличии от простых полированных валов.

Подшипники для вала на опоре делаются в виде каретки, что обеспечивает простоту крепления. Но, в отличие от обычного вала, данный вид направляющих имеет разные характеристики при разнонаправленной нагрузке, что приводит к снижению качества.

Из-за простоты изготовления полированных валов и валов на опоре, производство таких направляющих очень распространено, и соответственно, качество может отличаться. Поэтому, будьте внимательны при покупке данных направляющих.

Шариковые профильные рельсовые направляющие.

Благодаря дорожкам качения нагрузка распределяется, что значительно снижает люфт и увеличивает грузоподъемность и износоустойчивость.

Рельсовые направляющие применяются в станках, где требуется высокая точность обработки.

Минусом данных направляющих является высокое требование к поверхности монтажа и качеству крепления.

В связи с высоким требованием к производству такие направляющие стоят достаточно дорого и производителей на рынке не так много. И они дорожат своей репутацией, поэтому качество на достаточно высоком уровне.

Роликовые профильные направляющие.

Роликовые направляющие являются одним из подвидов рельсовых направляющих. Их отличие в том, что в каретке добавлены ролики и, соответственно, профиль направляющей сделан так, что в нем есть паз под ролики.

Это увеличивает грузоподъемность и износоустойчивость.

Роликовые профильные направляющие применяются в станках для обработки черных металлов, камня и стали.

Направляющие ласточкин хвост.

Направляющие типа «ласточкин хвост» являться достаточно точными и применяются в металлообрабатывающих станках, но в связи со сложностью их ремонта и замены используются редко.

Роликовые каретки (ролики) для алюминиевого профиля.

Для 3D принтеров и для лазерных станков очень распространены роликовые каретки, которые перемещаются по алюминиевому профилю, который в свою очередь выступает рамой станка. Очень экономичное и достаточно эффективное решение.

Ролики бывают пластиковые и нейлоновые.

Профиль для ЧПУ (CNC) — экструзионный, он же станочный, он же openbuilds профиль. Бывает T-slot и V-slot.

Для роликовых направляющих нужно покупать профиль V-slot . Это важную мелочь упускают начинающие разработчики ЧПУ станков.

Это еще не все виды направляющих для ЧПУ станков. Свои варианты и предложения пишите в комментариях.

Источник

Оцените статью