1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вертикальные направляющие для станков

Сборка направляющих и кареток для ЧПУ станка своими руками

Собирая станок с ЧПУ своими руками и определяясь с его комплектующими, важно правильно подобрать направляющие и каретки, которые по ним передвигаются. От этого зависит стабильная работа устройства и точность обработки.

Механика каждого станка, независимо от его предназначения и типа, содержит комплектующие, которые относятся к базовым. Поэтому игнорировать их параметры недопустимо. Общепризнанно, что такой важной составляющей для металлорежущих или деревообрабатывающих устройств считаются направляющие. Именно ними определятся безошибочная и цикличная работа.

Поэтому тот, кто решил создать станок, должен позаботиться, чтобы в его конструкции использовались качественные направляющие для ЧПУ, положительно влияющие на функционал устройства. На приобретении комплектующих не экономят.

Основные типы направляющих

В процессе конструирования и монтажа станков (заводского и самодельного изготовления) применяют разные типы направляющих устройства. Это связано с их предназначением – фрезерование, сверление или токарные работы. Они могут быть двух типов.

Направляющие скольжения

Их используют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки.

Полированный вал, как вид направляющей, относится к бюджетным. Он наиболее распространен.

ВАЖНО! Его изготавливают из высоколегированной стали, выполняют индукционную закалку и, впоследствии, шлифовку. Такая обработка служит для увеличения продолжительности работы, а вал изнашивается меньше.

Полированный вал имеет недостатки:

  • крепление в концевых точках, со станиной нет крепления, из-за чего налицо отсутствие жесткой связи со столом и наличие погрешностей в обработке;
  • провисание при увеличенной длине, поэтому допустим её максимум – 1 метр. Рекомендуют иметь оптимальное соотношение диаметра вала и его длины (0.06-0.1), чтобы достичь нормальных результатов.

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.

Вал и его виды

Стоит дать краткую характеристику и остальным видам.

  • Шлицевому валу свойственно наличие специальной дорожки для шариков втулки. Отличаясь большей жесткостью и износостойкостью, сравнительно с валом обычного вида, применим в механизмах, в которых желателен монтаж направляющих на концах. В конструкции станков задействованы крайне редко из-за дороговизны.
  • Вал на опоре в виде цилиндрических рельс линейного типа не допускает прогибания под нагрузкой и собственным весом. Его крепят на станине, надежно фиксируя. Несмотря на минусы, выражающиеся в наличии большого люфта втулок, их малом сроке эксплуатации, у цилиндрических рельс – большая грузоподъемность. Отличаясь от линейных подшипников, каретка по-разному реагирует на степень нагрузок. У небольшого станка ЧПУ, имеющего тяжелый шпиндель, есть вероятность того, что снизится точность.

  • Предназначение профильных рельсовых направляющих – большая точность. Они также прикреплены к станине. Благодаря специальным дорожкам качения, нагрузки на каретку распределяются равномерно по поверхности, а профилем касания шарика к рельсе есть дуга. Среди плюсов – наличие хорошей грузоподъемности и износоустойчивости, а люфт сведен к минимуму. Сложности производства таких рельсов, отрицательно сказываются на ценообразовании, они дорогостоящие. Особенно это относится к направляющим, поставляемым известными брендами, у которых станки имеют числовое программное управление.
  • У роликовых рельсов – плоские дорожки качения, а в опорном модуле, на месте шариков, установлены ролики, улучшающие все параметры направляющей. Их применяют в станках, фрезерующих черные металлы, сталь и камень.
  • «Ласточкин хвост» выбирают для промышленного металлообрабатывающего оборудования, если нужна повышенная жесткость крепления. В направляющих этого типа – скольжение плоских поверхностей при максимальной площади контакта. Их выполняют в виде монолита со станиной. Вследствие сложности и трудоемкости процесса изготовления и ремонта, поэтому хоббийное станкостроение не приемлет эти направляющие.

Каким конструкциям отдать предпочтение

Не все могут позволить себе приобрести, скажем, обрабатывающий центр с ЧПУ для изготовления мелкосерийных деталей в домашних условиях, станок форматного типа или для токарных работ. Но самодельный агрегат с ЧПУ, сделанный собственноручно – реально. Собранное устройство в умелых руках продемонстрирует образцы правильной обработки деталей.

Собирая механику программируемых станков, обычно применяют самодельные линейные направляющие, так как в устройствах с круговым движением нет необходимости. Обратим внимание на некоторые конструкции, применяемые при этом.

Оцинкованные или хромированные трубы

Они идут с различным диаметром можно использовать как стержни при монтаже маломощных устройств – плоскошлифовальных наждаков, сверлильных или токарных станков. По шлифованному цилиндрическому стержню осуществляется движение бронзовой втулки. Иногда суппорт делают и без нее. У труб – невысокая цен, их легко обрабатывать. Хотя есть минус: небольшой ресурс (стирание защитного слоя наступает спустя 15-20 проходок, после чего сталь изнашивается более интенсивно); нет нужного уровня прочности при высоких нагрузках.

Фрезер

Эффективен фрезер, в котором направляющий механизм изготовлен на основе бывшего в употреблении матричного принтера или печатной машинки «Янтарь». При таком варианте прослужит долго. Не нужно искать очень широкие подшипники, их внутренний поперечник должен равняться диаметру болтов.

Мебельные стержни

Проблему механики для станков с ЧПУ можно правильно решить при помощи мебельных стержней. Тем более, что самоделки с их применением гарантируют тщательную обработку на деревообрабатывающем, ленточно-шлифовальном оборудовании, и даже фрезерном с невысокой мощностью. Мебельные комплектующие относятся к дешевым, хотя ресурс у них небольшой.

Полированный вал

Недорогой и часто применяющийся тип направляющей. Сущность обработки – индукционно закалить верхний слой, что способствует повышению длительности эксплуатации и снижению интенсивности процесса изнашивания. Затем вал полируется, и каретка движется при минимальном трении.

Самодельные

Часто практикуется установка самодельных направляющих, используя то, что есть в наличии. Например, можно воспользоваться стальным уголком, подшипниками, гайками и болтами.

ВАЖНО! Не берите алюминиевый, в таком случае надо быть готовым к частой замене детали. Дорожки в ней выедают шарикоподшипники каретки.

Предпочтение лучше отдать стальному уголку. Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках.

Штоки

Собирая маленький домашний станок, иногда пользуются, как направляющими, – штоками автомобильных стоек из отечественного авто. Они прочны и изготовлены из металла высокого качества. Это ощутимо сократит затрату средств на стоимость комплектующих.

Есть и такой вариант: алюминиевые шины из распредустройства трансформаторной подстанции с впрессованными медно-графитными втулками от стартера МАЗа. А подвижные узлы делают из пневмоклапанов, которые применяются для управления пневмоцилиндрами.

При изготовлении направляющих и кареток для чпу своими руками (роликовых или шариковых), надо пользоваться такими ожидаемыми критериями:

  • сохранение заданных параметров;
  • плавное линейное перемещение кареток;
  • эффективность работы;
  • низкое трение.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Некоторые умельцы советуют в механике на станке обойтись без втулок. Такой вариант возможен, но это чревато ухудшением производимых изделий, а сроки эксплуатации установленного устройства из стержней – снизятся.

Заключение

Если установленные комплектующие же умельцем подобраны или обработаны неточно, с таким устройством будут проблемы. Поэтому важно всегда учитывать эти рекомендации:

  • в фрезеровке металлических или каменных заготовок, профильным рельсам нет замены;
  • если строится станок с рабочим полем, превышающим 7 кв. м., лучше подобрать вариант профильных направляющих;
  • в оборудовании по обработке мягких материалов с маленьким рабочим полем, меньшим формата А4, применим полированный вал с диаметром 16-25 мм.

Если направляющая соответствует всем критериям, и каретка по ней движется плавно и равномерно, то и работа такого узла будет правильная.

Направляющие для станков своими руками

Механическая обработка любого материала подразумевает в первую очередь точность и продуктивность. Независимо от того, какого типа и предназначения станок, есть базовые элементы, параметрами которых пренебрегать нельзя. Базовой составляющей для металлорежущего, деревообрабатывающего или обрабатывающего устройства, предназначенного для пластика, есть направляющие, которые обеспечивают безошибочность и цикличность проведения обработки.

Содержание:

Какие бывают направляющие

Любой станок базируются на точности обработки, которую обеспечивают направляющие стержни. Своими руками приходится изготавливать рабочие узлы, но есть такие, которые самому никак не сделать, годятся только детали заводского изготовления.

К примеру, рабочий орган фрезерного станка изготовить едва ли получится, как и со сверлильным или токарным. Поэтому приходится использовать готовые решения — дрели, приводы, граверы или электрические лобзики. С направляющими дело обстоит попроще, поскольку их характеристики и вид прямо зависит от предназначения агрегата.

Практически все они, применяемые в заводских и самодельных конструкциях бывают всего двух типов — скольжения и качения. По принципу подшипников, их метод работы понятен — одни основаны на скольжении, вторые используют в своей конструкции подшипники качения.

Для оборудования малой мощности и не требующих точности и производительности, используют принцип скольжения. В основном, такими деталями пользуются настольные сверлильные и токарные агрегаты, а также деревообрабатывающие. Есть еще подвиды, но рассмотрим те, которые проще всего изготовить своими руками из того, что есть в продаже.

Направляющие для ЧПУ станка

Обрабатывающие центры с ЧПУ для мелкосерийного и домашнего использования — дорогая штука и не каждый может позволить себе купить форматно-расточной или токарный с ЧПУ, но выполнить своими руками сносное по качеству обработки и чистоте реза устройство, можно запросто. Рассмотрим несколько конструкций, но сначала посмотрим на детали заводского изготовления, чтобы понять основные принципы работы.

Все направляющие для программируемых станков бывают кругового движения или линейного типа, это зависит от траектории, по которой движется подвижный узел в координатах. Будем рассматривать только линейные, как самые востребованные у самодельщиков, да и особой нужды для применения круговых устройств нет.

Направляющие скольжения

Самый простой вариант для самодельных программируемых устройств любого типа — детали скольжения. В зависимости от требований к производительности их параметры меняются. В основном используют цилиндрические стержни, их предварительно шлифуют, по ним движутся бронзовые втулки. Суппорт выполняется и без втулок, но это, естественно, будет влиять и на ресурс стержней, и на аккуратность обработки заготовок.

В качестве стержней на плоскошлифовальном наждаке, сверлильном или простом токарном, может быть использована оцинкованная труба разного диаметра. Она хороша тем, что стоит дешево, легко поддается обработке и формированию, но есть также и существенные недостатки:

  • труба имеет малый ресурс по сравнению с другими видами, поскольку защитный цинковый слой или слой хрома, который наносится дополнительно, стирается за 15-20 проходок, и тогда начинается интенсивный износ металла;
  • труба не обеспечивает достаточной прочности на изгиб в том случае, если необходимо подвергать заготовку высоким нагрузкам.

Тем не менее во многих маломощных устройствах они используются и если падает точность, труба просто заменяется новой. Более остроумно поступают при изготовлении маленького фрезера на базе устройств скольжения от старых матричных принтеров. Такой вариант показал себя на практике положительно и в них еще поработают не один год. Несколько таких конструкций мы представили на фото. Также есть еще один неплохой вариант, чтобы обойтись малой кровью при постройке программируемого оборудования.

Станки с ЧПУ из мебельных стержней

Прекрасный вариант, когда нужно добиться тщательности обработки, особенно в деревообрабатывающих станках для производства мебели небольшими партиями, в ленточно-шлифовальных, фрезерных на базе готового фрезера малой мощности. Мебельные детали стоят недорого, правда и ресурс у них меньше, чем у аналогичных элементов скольжения от принтеров или печатных машинок.

Пример использования мебельных стержней на форматно-расточном показан на фото. Понятно, что размеры станины и подвижного стола корректируются в зависимости от назначения. Тем не менее, если использовать мебельные шарикового типа на сверлильном , сносу им не будет, поскольку нагрузка и частота у работы у фрезера или сверлильного значительно отличаются от нагрузок на форматно-раскроечном станке.

Выход есть всегда, а по приведенным примерам вполне возможно подобрать направляющие скольжения для своего станка с ЧПУ желаемых параметров. Удачи в работе!

Линейные направляющие для станков

Все детали, части машин, оборудование и станки, используемые в различных областях машиностроения производятся в особой области машиностроения – в станкостроении. Независимо от того, насколько мала или велика, легка или тяжела, сложна и точна деталь, все характеристики станка для ее изготовления на ступень выше сложности и точности изготавливаемой детали. Линейные системы THK обеспечивают эту точность, сложность и скорость.

Горизонтальный обрабатывающий центр

Наиболее сложным и точным среди металлорежущих станков являются обрабатывающие центры. Высокоточные и жесткие по конструкции линейные направляющие с сепаратором и шарико-винтовые пары (ШВП, шарико- винтовые передачи) используются как для рабочих столов, устанавливающих и перемещающих обрабатываемую деталь быстро и с высокой точностью, так и для перемещения обрабатывающего инструмента. Подшипники с перекрестными роликами (поворотные кольца) – обеспечивают плавное вращение поворотных столов.

Направляющие для фрезерных станков

Хотя обрабатывающие центры и токарные станки с ЧПУ стали наиболее массовой продукцией станкостроения, фрезерные станки сохраняют свою область применения в передовых областях машиностроении. Наиболее совершенные станки, которые позволяют обрабатывать детали со сверхвысокой точностью могут работать только под контролем высококвалифицированных рабочих. Чтобы устранить этот весьма квалифицированный, но ручной труд THK поставляет шарико-винтовые передачи и линейные направляющие для фрезерных станков, которые применяются в системах линейного перемещения и позволяют избегать ненужных перемещений обрабатывающих узлов и обрабатываемых деталей.

Направляющие для токарных станков с ЧПУ (числовым программным управлением)

Наряду с обрабатывающими центрами, токарные станки с ЧПУ (числовым программным управлением) играют важную роль в машиностроении. Направляющие для токарных станков и ШВП THK востребованы для перемещения держателей инструмента токарного станка благодаря высокой жесткости и точности. Компактная конструкция линейных систем THK способствует уменьшению размеров оборудования.

Направляющие для продольно-фрезерных станков

Продольно-фрезерный станок – это большой фрезерный станок. Очевидно, заготовка детали для такого станка тоже большая и тяжелая. Однако, если для перемещения рабочего стола используются линейные направляющие THK высокой жесткости, то стол перемещается плавно и с высокой точностью.

Направляющие для зубофрезерных станков с ЧПУ

В зубофрезерных станках, на которых изготавливаются шестерни для редукторов различного назначения, традиционно использовались линейные направляющие скольжения. Их конструкция была усложнена обвязкой трубопроводов и системой контроля и подачи смазки. Возможно упростить конструкцию и увеличить время между техническим обслуживанием, использовав линейные направляющие и ШВП THK со смазыванием.

Направляющие для шлифовальных станков

Гидравлические цилиндры использовались до последнего времени для движения рабочего стола с заготовкой. Теперь для движения рабочего стола используются сервосистемы с шарико-винтовыми передачами. Такое решение увеличивает скорость и точность позиционирования и позволяет увеличить производительность станка. При этом не требуется использования гидравлической системы, это способствует чистоте и устраняет вредное влияние на окружающую среду.

Чтобы купить направляющие для станков или ШВП для станков пришлите, пожалуйста, их обозначения, необходимые характеристики и информацию об условиях эксплуатации.

Направляющие для горизонтального обрабатывающего центра

Обзор направляющих рельс для ЧПУ оборудования

При сборке или покупке станка ЧПУ нужно обратить внимание на один из немаловажных пунктов, который предусматривает использование направляющих или в как говорят в народе «рельсы». Достижение высокой точности будь то фрезеровка или 3Д печать, достигается не без участия направляющих. При перемещение по осям Х, У, Z слова «люфт», «износ подшипников» должны быть настолько минимизированы на сколько это возможно. Под каждый вид станка, свои требования для этих деталей.

Описание.

Самое общее описание направляющей: рельса представляет собой узел, который обеспечивает перемещение заготовки, шпинделя, лазера и связанных с ними элементов по нужной траектории с заданной точностью.

Что входит в направляющие.

Уважаемые Товарищи, поддержите лайком. Заранее Спасибо за понимание. Посетите проект «Мечта» по ссылке

Основные части направляющей — прочный вал или профильная направляющая и перемещающиеся по ним подвижные узлы , несущие на себе рабочие элементы станка.

Принципы работы.

Направляющие станка с ЧПУ закрепляются до такой степени надёжно, чтобы были исключены даже их минимальные сдвиги при работе оборудования — под действием веса, перемещения или вибрации рабочих узлов.

Направляющие используются, в зависимости от способа перемещения подвижного узла. Разделяют направляющие на три типа это скольжение, качение и комбинированные , которые сочетают в себе катящееся, так и скользящее перемещение.

Направляющие скольжения.

Направляющие скольжения , в которых поверхность вала непосредственно соприкасается с перемещающейся по нему втулкой, подвержены действию значительных сил трения, которые в процессе работы значительно меняются по направлению и силе. Нагрузка трением изнашивает направляющие. Кроме того, на работе направляющих скольжения сильно сказывается разность между силой трения в состоянии покоя и силой трения во время движения.

На малых скоростях из-за этой разности перемещение рабочих узлов происходит скачкообразно – для станков с ЧПУ это недопустимо.

Чтобы уменьшить влияние сил трения, применяют антифрикционные пластиковые накладки, а также ряд других способов снижения этих сил. В зависимости от того, каким способом уменьшается трение, направляющие скольжения подразделяются на гидростатические , гидродинамические и аэростатические .

В гидростатических жидкостная (масляная) смазка. Присутствует при любой скорости скольжения, тем самым, обеспечивается равномерность движения, высокая точность. У таких направляющих есть проблемный момент это сложно устроенная система смазывания.

Гидростатические направляющие снабжены специальными масляными карманами, в которые смазка подаётся под давлением и вытекает наружу, создавая масляный слой по всей длине соприкосновения поверхностей. Толщина слоя регулируется.

Гидродинамические эффективно уменьшают трение за счёт «всплывания» движущегося узла в масле, заполняющем зазоры между смазочными канавками на рабочих поверхностях направляющих при движении по ним перемещаемых узлов.

Хорошо работают гидродинамические направляющие только при значительных скоростях скольжения.

Проблемными моментами является разгон, а также торможение движущейся части.

Аэродинамические работают на воздушной подушке. Конструктивно они похожи на гидростатические, имеют карманы, в которые под давлением подаётся воздух.

По сравнению с масляной, воздушная подушка выдерживает меньший вес и хуже гасит толчки и вибрации. Подводящие воздух пути, как и зазор между разделяемыми поверхностями, легко засоряются.

Вместе с тем, в отличие от гидростатических направляющих, аэростатическим не нужна дополнительная фиксация: сразу после прекращения подачи воздуха подвижная часть плотно садится на вал.

Направляющие качения.

Направляющие качения, в соответствии с формой подшипников, бывают шариковыми и роликовыми. При сопоставимых габаритах роликовые выдерживают более значительную нагрузку.

Конструктивно они состоят из комплекта «рельс-каретка», «линейный подшипник-вал», «рельс-рельс с плоским сепаратором».

Такие направляющие имеют сниженные показатели трения, обеспечивают точное перемещение и остановку в нужном положении, при малых скоростях перемещение по ним не теряет плавности. Смазывание направляющих качения также не представляет трудностей.

Вместе с тем, они имеют более высокую стоимость, хуже гасят сотрясения и более, чем направляющие скольжения, чувствительны к загрязнению.

Комбинированные направляющие.

Комбинированные направляющие сочетают скольжение по одним граням со скольжением по другим. Этот вид направляющих наиболее широко распространён и объединяет как достоинства, так и недостатки направляющих качения и скольжения.

Как выбрать направляющие для станка с ЧПУ

В конструкции станка с ЧПУ используется несколько типов направляющих. Самодельные устройства нередко комплектуются рельсами из каретки печатной машинки, принтера или покупными. Качество и характеристики направляющих влияют на возможности станка с ЧПУ и точность обработки, поэтому экономить на их покупке не стоит.

Валы круглого сечения

Наиболее широко применяемый и недорогой тип направляющих это полированные валы. Они просто монтируются, обрабатываются, купить такие детали не проблема. Валы производят из высокопрочной стали, в основном, шарикоподшипниковой, марок ШХ15 СГ, ШХ15, 95Х18-Ш. Они дополнительно подвергаются индукционному закаливанию верхних слоев, после чего полируются. Закалка индукционным методом повышает срок эксплуатации и снижает степень износа. Полированная поверхность позволяет двигаться каретке с минимальным трением за счет идеальной гладкости. Фиксируются валы своими руками, с двух концов, очень просто и быстро.

В продаже множество подделок, выполненных из металла низкого качества. Ведь проверить твердость стали на месте не представляется возможным.

Эта модель направляющих обладает рядом недостатков:

  • нет фиксации на основании. Вал удерживается лишь за счет двух концевых крепежей, что значительно облегчает установку своими руками, но делает направляющие независимыми от столешницы. Это увеличивает вероятность неточностей при обработке, направляющие может повести, со временем они искривляются.
  • провисают на длинных отрезках. В связи с провисанием валы длиннее 100 см в станкостроении не применяют. Следует также учитывать соотношение толщины и длины вала. Оптимальным считается соотношение 0,05, а лучше от 0,06 до 0,1.

Линейные подшипники на круглый вал

Используется два типа линейных подшипников для направляющих:

  • шариковые втулки;
  • подшипники скольжения.

Шариковые втулки или подшипники качения по сравнению с каретками рельс обладают двумя большими недостатками: малая грузоподъемность, большой люфт. Чтобы каретка не разворачивалась, нужно на каждую ось ставить по паре валов. Минусы шариковых подшипников качения:

  • выдерживают малую нагрузку;
  • невысокий ресурс работы — шарик прилегает к валу лишь в единой точке, поэтому здесь образуется высокое давление. Постепенно в месте соприкосновения пробивается канавка и вал необходимо своими руками менять;
  • большой люфт — дешевые подшипники (а их большинство) производятся со значительным люфтом;
  • легко забиваются опилкой и пылью.

Подшипники скольжения. Подшипники этого типа изготавливают из мягких металлов, капролона, они работают по принципу трения скольжения. Если при эксплуатации выдерживаются все допуски, грузоподъемность и точность такого подшипника не меньше, чем качения. Вместе с тем, ему не страшны опилки и пыль. Но это касается лишь бронзовых деталей, грамотно обработанных.

Постепенно изделие изнашивается и его необходимо периодически подгонять, чтобы убрать зазоры. Чаще всего при изготовлении направляющих своими руками, используются более доступные шариковые подшипники.

Шлицевые валы

Вал круглого сечения имеет продольные пазы, по которым двигаются шарики втулки. Конструкция обладает повышенной жесткостью по сравнению простыми шлифованными валами, более длительным сроком эксплуатации, способна воспринимать с втулки усилия кручения.

При этом они также просто устанавливаются на два крепления по концам. Благодаря конструкции можно обеспечивать натяжение вала, поэтому их используют при необходимости крепежа направляющих по концам.

Один из основных минусов шлицевых направляющих — их высокая цена, поэтому в обычных станках с ЧПУ они используются редко.

Цилиндрические валы

Конструкция цилиндрических валов позволяет удерживать уровень по всей длине, полностью исключая провисание под весом каретки или своим собственным. Такие направляющие называются еще линейными опорными валами, фиксируются они прямо к корпусу станка с ЧПУ через предусмотренные в опорах резьбовые отверстия. По таким направляющим могут двигаться каретки большого веса без провисания.

Минусы цилиндрических валов:

  • малый срок эксплуатации;
  • заметный люфт втулок.

Если подшипники линейного типа одинаково работают с нагрузками разного направления, то на цилиндрических валах каретки показывают меньшую стабильность. Это объясняется замкнутой поверхностью втулок, которой не обладают каретки. Поэтому следует быть готовым к тому, что аппарат с ЧПУ малого размера с увесистой кареткой на опорных валах будет работать с большей погрешностью, нежели такой же станок с ЧПУ на обычных круглых рельсах.

Технология изготовления цилиндрических рельс очень проста, поэтому их производят и известные фирмы, и кустарные мастерские. Этим объясняется разброс технических характеристик и цен. Зачастую каретки и рельсы одного изготовителя «ноу нэйм» не совпадают.

Профильные рельсовые направляющие

Такие направляющие устанавливаются в станках ЧПУ особой точности, фиксируются прямо к станине, они могут быть шариковыми и роликовыми.

Шариковые профильные направляющие

На профильных направляющих есть дорожки, по которым перемещается каретка. Поэтому нагрузка распределяется равномерно по длине дорожки: шарик каретки прилегает к рельсу по дуге. Рельсы-направляющие характеризуются геометрической точностью. При перемещении тяжелой каретки их прямолинейность не нарушается. Служат они долго и практически не дают люфт.

Минусы шариковых рельс:

  • к местам крепления существуют высокие требования по прямолинейности и шероховатости;
  • достаточно сложно монтируются на станок с ЧПУ.

В продаже можно найти модели кареток и направляющих с разными грузоподъемностью и преднатягом. Производство рельс дорого, технология сложна. Поэтому кустари не занимаются их изготовлением, а представленная на рынке продукция достаточно качественная. Достойные направляющие выпускают, например, под марками ТНК и Hiwin.

Роликовые профильные направляющие

Это одна из разновидностей профильных рельс с плоскими пазами качения. Опорные модули вместо шариков оснащаются роликами. Благодаря этой разнице направляющие получаются еще более жесткими, выдерживающими большие грузы и длительный срок эксплуатации. Такие рельсы устанавливают на интенсивно работающее оборудование для фрезеровки камня, прочных марок стали и чугуна.

Призматические рельсы и «ласточкин хвост»

Их устанавливают на металлообрабатывающих производствах, где требуется повышенная жесткость. Рельсы «ласточкин хвост» представляют собой два скользящих друг по другу, плоских элемента. Отличие конструкции в большой плоскости соприкосновения. Такие рельсы нельзя демонтировать, они являются частью станины. Их производство и ремонт довольно сложны, поменять их своими руками вообще невозможно. Поэтому конструкция используется только в профессиональных станках с ЧПУ.

Самодельные направляющие из того, что нашлось под рукой

Простейшие направляющие можно собрать своими руками из металлического уголка, подшипников, гаек и болтов. Алюминиевые уголки для направляющих использовать не стоит — деталь придется менять очень часто. Ведь шарикоподшипники каретки будут выедать в ней дорожки. Предпочтительнее стальной уголок или кругляк. В зависимости от интенсивности использования его можно закалить или оставить, как есть. Но непременно следует отшлифовать, уменьшив трение. Наиболее простой и бюджетный вариант это направляющие из старого принтера.

Не следует подбирать слишком широкие подшипники, это бесполезно. Ширина «выедаемой» дорожки на направляющей не зависит от габаритов подшипника. Диаметр болтов должен совпадать с внутренним поперечником подшипника.

Чертежи, схемы и презентация самодельных направляющих в видеороликах:

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector