Linearni klizač s kugličnim vijkom za CNC alatne strojeve: kako se razlikuju zahtjevi za osi X, Y i Z

Kada proizvođači CNC mašina nabave kuglične zavrtnje i linearne vodilice za novu mašinu, podrazumevani pristup je primena istih specifikacija na sve osovine - istog prečnika, istog provodnika, iste vrste matice. Pojednostavljuje nabavku, smanjuje broj delova za upravljanje i deluje konzervativno.

U praksi je to često pogrešan pristup.

X, Y i Z ose CNC mašine rade u fundamentalno različitim uslovima. X os pokriva najduži hod pri najvećoj brzini. Y osa nosi kombinovanu težinu sklopa vretena i kreće se pod kontinuiranim poprečnim-opterećenjima rezanja. Z osa radi vertikalno protiv gravitacije, mora zadržati poziciju kada se struja nestane i zahtijeva kraći, čvršći vijak od horizontalnih osa. Korištenje iste specifikacije kugličnog vijka za sva tri znači ili preko-navođenje dvije ose za zaštitu treće, ili pod-navođenje najzahtjevnije ose radi uštede na ostalima.

Ovaj članak pokriva ono što svaka osovina zapravo zahtijeva od linearnog klizača sa kugličnim vijkom, kako uskladiti seriju vijaka i dovesti do svakog skupa uvjeta i gdje proizvođači OEM mašina najčešće pogrešno pogreše specifikaciju.

Zašto svaka CNC osa ima različite zahtjeve za kuglične vijke

Linearni klizač sa kugličnim vijkom nije samo pogonski mehanizam. To je jedna od ključnih komponenti koja utiče na to koliko se osovina tačno postavlja, koliko brzo se može kretati, koliki potisak može da generiše i koliko dugo traje pod radnim ciklusom mašine. Svaki od ovih parametara je postavljen geometrijom osi i uvjetima opterećenja -, a ne jednom univerzalnom specifikacijom.

Tri faktora značajno variraju između CNC osi i direktno pokreću specifikaciju kugličnog vijka:

X osa: dugačak hod, velika brzina, maksimalna efikasnost putovanja

Na većini CNC rutera, portalnih mašina i obradnih centara, os X je primarna os pomicanja - koja je odgovorna za pokrivanje pune radne širine mašine u brzim pomeranjima između rezova. Obično ima najduži hod, radi najvećom brzinom i radi pri relativno malim opterećenjima tokom brzih kretanja.

Ono što osa X zahtijeva od linearnog klizanja kugličnog vijka

Brzina prva.Brzina brzog hoda po X osi određuje minimalno vođenje. Za servo motor koji radi na 3.000 RPM, olovo potrebno za postizanje 30 m/min, ili 500 mm/s, je: 500 mm/s × 60 ÷ 3.000 RPM=10mm. Za postizanje brzine od 60 m/min na istom motoru potreban je vod od 20 mm. Većina X osi CNC glodala pokreću provodnike između 10 mm i 20 mm u zavisnosti od veličine mašine i zahteva za brzinom. Kada zahtjev za brzinom prevaziđe ono što SFU od 20 mm može isporučiti pri maksimalnom broju okretaja motora, SFE velika-serija odvoda - sa vodovima od 25 mm, 32 mm, 40 mm i više - je ispravan korak naviše.

Prečnik osovine za kritičnu brzinu.Na 2.000 mm hodu X osi, nepodržana dužina osovine vijka može doseći 2.200-2.400 mm između potpornih ležajeva. Na ovoj dužini, osovina promjera 20 mm može postati ograničena kritičnom brzinom znatno prije nego što postigne potreban broj okretaja brzog hoda, ovisno o konfiguraciji potpore, faktoru sigurnosti i strukturi vijaka. U mnogim CNC osovinama dugog{9}}hoda, šrafovi prečnika 32 mm ili 40 mm se biraju prvenstveno kako bi se kritična brzina zadržala iznad radnog opsega -, a ne zato što opterećenje to zahtijeva.

Valjani C7 je obično tačan stepen preciznosti.Za glodalice za obradu drveta i opšte mašine za proizvodnju, valjani C7 kuglični vijci su često dovoljni kada je zahtevana tačnost pozicioniranja umerena. Konačna tačnost mašine takođe zavisi od montaže, zazora, termičkog širenja, krutosti vodilice i kompenzacije kontrole - klasa vijaka je jedan od nekoliko faktora.

Y osa: srednji hod, kombinovano opterećenje, strukturna krutost

U mnogim CNC ruterima i mašinama u stilu portala, Y osa nosi motor vretena, sklop Z- ose, a često i poprečnu gredu ili sedlo portala. Kreće se okomito na os X, obično manjom brzinom od X, ali pod znatno većim opterećenjem - jer masa svega što je montirano na Y nosač dodaje aksijalnoj sili potrebnoj tokom ubrzanja i usporavanja.

Ono što Y osa zahtijeva od linearnog klizanja kugličnog vijka

Zahtjev za veći potisak od X.Ako sklop Z-ose i vreteno zajedno teže 80 kg, a mašina ubrzava na 0,3g, Y osa mora generirati 80 × 9,8 × 0.3=235N potiska samo za ubrzanje - prije nego što se doda bilo kakva sila rezanja. Kuglični vijak treba biti dimenzioniran za ekvivalentno aksijalno opterećenje, uključujući sile ubrzanja i komponente sile rezanja u smjeru zavrtnja, uz odgovarajuću sigurnosnu marginu Ca.

Upravljanje trenutnim opterećenjem.Kada vreteno seče u tački koja je pomaknuta od središnje linije Y ose, sila reakcije stvara momentno opterećenje na Y nosaču. Ovaj moment nose linearne vodilice, a ne kuglični vijak. Trenutačna opterećenja od pomaknutih sila rezanja treba izračunati odvojeno za linearne vodilice i blokove nosača - specifikacija vodilice, uključujući širinu šine, broj blokova i klasu predopterećenja, mora se uskladiti s maksimalnim momentom koji geometrija Y osi može generirati. Pod-određivanjem vodilica Y-osi uz ispravno specificiranje kugličnog vijka je uobičajena greška u dizajnu koja dovodi do prijevremenog trošenja vodilice i gubitka preciznosti.

Srednje olovo za uravnoteženu brzinu i potisak.Y osi nije potrebno veliko vođenje X ose jer pokriva kraći hod pri nižoj brzini. Vod od 10 mm pruža razumnu ravnotežu između brzine i potiska za većinu Y osi CNC rutera i obradnog centra. Na teškim-mašinama koje pomiču težinu sedla iznad 200 kg, možda će biti potreban vod od 5 mm sa vijkom većeg promjera kako bi se osigurao adekvatan potisak pri nazivnom momentu motora.

Z osa: kratak hod, vertikalno opterećenje, nazad-rizik vožnje

Z osa je mehanički najrazličitija od tri. Pomiče se okomito, nosi konstantno opterećenje prema dolje, težina vretena, u svakom trenutku, radi u kratkom hodu i mora pouzdano držati poziciju kada je servo pogon bez{1}}napona. Ovi zahtjevi upućuju na specifikaciju kugličnog vijka koji je suprotan X osi u gotovo svakom pogledu.

Ono što Z osa zahtijeva od linearnog klizanja sa kugličnim navojem

Mala vođica za{0}}sklonost pokretanju donjeg dijela leđa i veći potisak.Manji vod daje motoru veću mehaničku prednost i smanjuje sklonost ose Z da se vrati-pod teretom vretena. Međutim, kuglični vijak se ne treba tretirati kao samo-mehanizam za zaključavanje - kuglični vijci imaju visoku mehaničku efikasnost, što znači da su podložniji nazad-zavrtnju od tradicionalnih vodećih vijaka. Da li će data Z osa vratiti- pogon zavisi od provodnika, opterećenja, efikasnosti zavrtnja, uslova podmazivanja i da li servo pogon održava obrtni moment kada je u stanju mirovanja.

Ovod od 5 mm je standardan za CNC Z osi. Obezbeđuje dovoljan potisak od nominalnog obrtnog momenta motora i održava vrednost Dm·N unutar radnog opsega pri uključenim brzinama. Ali samo olovo ne garantuje da se vreteno neće spustiti kada se struja prekine.

Motorna kočnica ili protivteža je često neophodna.Za vertikalne CNC osi, kočnicu motora ili protutežu treba uzeti u obzir kad god nekontrolirano spuštanje može stvoriti rizik za sigurnost, alat ili radni predmet. Kao praktična referenca, sklopovi vretena sa Z-osom oko 15-20 kg ili više bi se normalno trebali provjeriti za potrebe kočnice ili protivteže -, ali stvarni prag ovisi o vodi, efikasnosti zavrtnja, trenju i ponašanju pogona, i treba ga procijeniti za svaki dizajn, a ne primijeniti kao fiksno pravilo.

Kratka osovina znači krutost, a ne kritičnu brzinu.AZ-osovina zavrtnja je tipično dugačka 300–600 mm. Na ovoj dužini, kritična brzina obično nije ograničavajući faktor čak i pri malim promjerima. Izbor prečnika je vođen kapacitetom opterećenja, Ca i otklonom osovine ispod težine vretena. Osovina promjera 16 mm ili 20 mm pokriva većinu Z osa CNC glodala; obradni centri sa težim vretenima mogu trebati 25 mm.

Dvostruka matica za preciznu obradu.Na CNC obradnim centrima gdje Z osa kontroliše dubinu rezanja, zazor u Z osi direktno utiče na završnu obradu površine i točnost dimenzija. DFU dvostruka-navrtka pomaže minimizirati aksijalni zazor i poboljšati krutost. Na CNC ruterima kod kojih je tolerancija dubine ±0,1 mm, dovoljna je standardna SFU jednostruka-navrtka Z osa.

Kompaktni linearni vodič za prostorna ograničenja.Osa Z obično ima najviše ograničen prostor za instalaciju. Tipičan je uski linearni vodič, kao što je HDR15 ili HDR20 iz DLY HD serije, sa dva bloka. Vodilica mora biti dimenzionirana tako da nosi kombiniranu težinu vretena plus nosač plus bilo koji alat u vretenu, uz odgovarajuću dinamičku marginu opterećenja.

Uobičajene greške specifikacije po osi

Sažetak specifikacije osi X, Y, Z

Nabavka kugličnih vijaka i linearnih vodilica za CNC sjekire

Za OEM proizvođače CNC mašina koji nabavljaju komponente u obimu, praktično razmatranje nakon specifikacije je konzistentnost među serijama. Zavrtnji koji zadovoljavaju Ca i tačnost elektrode u prvom redu mora ispunjavati istu specifikaciju na desetom redu. Varijacije između serija - u promjeru kuglice, prednaprezanju ili grešci u vodi - proizvode mašine koje rade drugačije uprkos korištenju istih brojeva dijelova, što stvara kontrolu kvaliteta i probleme nakon{4}}prodaje.

DLY proizvodiSFU jednostruka-maticaiDFU dvostruka-maticakuglični vijci prečnika od 12mm do 80mm, sa provodnicima od 4mm do 20mm, u C7 valjanom i C5/C3 brušenom preciznom nivou. Za-prilike velike brzine X ose koje zahtijevaju vodove veće od 20 mm,SFE velika-serija vodećihpokriva vodove od 25 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm i 64 mm. Linearne vodilice su dostupne u HD seriji, HDR15 do HDR65, za opće CNC aplikacije, ED seriji, EDR15 do EDR30, za niske-profilne i velike-prilike, i RD seriji valjaka, RDR15 do RDR65, za teške{{14}5}5} zahtjeve, visoke zahtjeve. Sve serije su dostupne u standardnoj i visokoj preciznosti i podržavaju serijske narudžbe s potvrdom vremena isporuke u fazi upita.

Prije naručivanja potvrdite specifikaciju svoje CNC osi

Ako specificirate kuglične vijke i linearne vodilice za novi dizajn CNC mašine, ili zamjenjujete komponente na postojećoj mašini, DLY-ov inženjerski tim može pregledati parametre vaše ose i potvrditi ispravnu seriju vijaka, prečnik, vodič i specifikaciju vodilice za svaku osovinu.

Cijene serije i vrijeme isporuke potvrđuju se u isto vrijeme kao i tehničke specifikacije.