Станки с ЧПУ и общепромышленные машины не обязательно используют две совершенно разные категории линейных направляющих. Во многих случаях одна и та же серия линейных направляющих может использоваться в обрабатывающем центре, упаковочной машине, контрольном устройстве или автоматизированной системе обработки.
Что меняется, так это спецификация, выбранная для приложения. Ось резания с ЧПУ может потребовать более высокой жесткости, более высокой моментной нагрузки, подходящего предварительного натяга и более строгой точности установки. Общая ось автоматизации может уделять больше внимания низкому сопротивлению перемещению, компактным размерам, высокому ускорению и длительному сроку службы.
Поэтому направляющую следует выбирать в соответствии с фактической силой, отклонением, точностью, скоростью, рабочим циклом, монтажной конструкцией и окружающей средой, а не просто в зависимости от того, называется ли машина станком с ЧПУ или обычной машиной.
Не существует универсальной линейной направляющей, предназначенной только для ЧПУ
Профильная линейная направляющая состоит из рельса, одного или нескольких направляющих блоков, циркулирующих шариков или роликов, уплотнений и системы смазки. Одна и та же базовая конструкция используется во многих типах промышленного оборудования.
Например, шариковая направляющая для тяжелых грузов может использоваться на фрезерном станке с ЧПУ, портальном роботе или большой автоматизированной сборочной линии. Низкопрофильную направляющую можно использовать в компактном оборудовании автоматизации, но ее также можно установить на оси ЧПУ, где доступная высота сборки ограничена.
Важный вопрос не в том:
Полезные вопросы:
- Какие силы и моменты действуют на каждый направляющий блок?
- Какую упругую деформацию может выдержать машина?
- Какая точность хода и стабильность позиционирования необходимы?
- Какую скорость, ускорение и рабочий цикл будет использовать ось?
- Какая предварительная нагрузка и конфигурация уплотнения подходят?
- Могут ли станина и процесс установки поддерживать выбранный класс точности?
Низкопрофильные направляющие не ограничиваются оборудованием общего назначения. Его пригодность зависит от нагрузки, жесткости, точности, скорости и доступной высоты установки.
Основные различия в приоритетах выбора
| Фактор выбора | Ось станка с ЧПУ | Общая промышленная машина |
|---|---|---|
| Основная цель | Сохранение точности и жесткости обработки при резании или шлифовании. | Зависит от машины: скорость, плавность хода, компактность, стоимость, срок службы или стабильность позиционирования. |
| Внешняя сила | Сила резания, сила шлифования, реакция инструмента, вес стола и ускоряющая нагрузка. | Вес полезной нагрузки, сила ускорения, сила прижима, натяжение ремня или грузоподъемная сила. |
| Жесткость | Часто это главный приоритет, поскольку прогиб может повлиять на размеры детали и качество поверхности. | Может быть умеренным или высоким в зависимости от требований к расположению, проверке и сборке. |
| Класс точности | Выбирается в соответствии с точностью обработки, геометрией и требованиями к согласованным рельсам. | Может варьироваться от нормальной промышленной точности до сверхточной точности контроля. |
| Предварительная загрузка | Часто выбираются для улучшения жесткости и виброустойчивости. | Часто выбирается для баланса плавности, движущей силы, точности и жесткости. |
| Скорость и ускорение | Ускоренный ход может быть быстрым, но подача резания может быть намного медленнее. | Оси упаковки и перемещения могут ускоряться и реверсироваться чаще, чем оси ЧПУ. |
| Среда | Металлическая стружка, СОЖ, абразивные частицы, масляный туман и тепло резки. | Может быть чистым, пыльным, влажным, находиться в зоне пищевой промышленности, подвергаться воздействию высоких температур или химических веществ. |
| Установка | Обычно требует точной обработки базовых поверхностей и контролируемого выравнивания рельсов. | Требования зависят от реальной точности станка и предварительной нагрузки, а не от этикетки применения. |
Класс точности не совпадает с конечной точностью станка
Точность линейной направляющей обычно включает допуски на размеры и параллельность перемещения блока относительно опорных поверхностей рельса.
Линейные шариковые направляющие DLY могут поставляться с различными классами точности, включая H, P, SP и UP, в зависимости от выбранной серии и требований проекта.
Выбор более высокого класса может уменьшить ошибки размеров и перемещения, связанные с направляющими, но это не гарантирует, что весь станок с ЧПУ или система автоматизации достигнет такой же точности позиционирования.
Конечная точность станка также зависит от:
- Плоскостность и прямолинейность станины
- Параллельность между двумя рельсами
- Перпендикулярность между осями X, Y и Z
- Точность хода ШВП и осевая жесткость опоры
- Сервоуправление и обратная связь от энкодера
- Термическое расширение конструкции машины
- Деформация рабочего стола и шпинделя
- Методы установки, затяжки и проверки
Подробное объяснение классов точности и допусков перемещения см.Что на самом деле означает точность линейной направляющей?
При выборе ЧПУ обычно больше внимания уделяется жесткости
В станке с ЧПУ направляющая должна поддерживать движущуюся конструкцию, сопротивляясь силе резания, реакции инструмента и вибрации.
Грузоподъемность, указанная в каталоге, важна, но сама по себе грузоподъемность не характеризует степень деформации направляющей системы. Жесткость описывает взаимосвязь между приложенной силой и упругим смещением:
- к= жесткость системы
- Ф= приложенная сила
- δ= упругое смещение под действием этой силы
Если две направляющие системы могут безопасно нести нагрузку, но одна отклоняется меньше при одинаковой силе резания, более жесткая система может обеспечить лучшую стабильность обработки.
Это одна из причин, по которой роликовые направляющие часто используются при тяжелой обработке. Цилиндрические ролики обеспечивают линейный контакт с дорожкой качения и могут обеспечивать более высокую жесткость и меньшую упругую деформацию, чем сопоставимая конструкция шарикового типа.
Однако не каждому станку с ЧПУ требуется роликовая направляющая. Фрезерные станки с ЧПУ, гравировальные станки, лазерные станки и светорежущее оборудование могут использовать шариковую направляющую подходящего размера, если ее грузоподъемность, жесткость и срок службы соответствуют проектным требованиям.
Общая автоматизация может иметь более высокие динамические требования
Неверно считать, что все станки с ЧПУ работают быстрее общепромышленного оборудования.
Обрабатывающий центр может использовать быстрое движение ускоренного хода, но гораздо более медленную скорость подачи во время резки. Для сравнения, упаковочная, сортировочная или перегрузочная машина может ускоряться, останавливаться и менять направление движения сотни или тысячи раз за производственную смену.
Сила инерции, возникающая при ускорении, равна:
- Ф= сила инерции в ньютонах
- м= общая движущаяся масса в килограммах
- а= ускорение в метрах в секунду в квадрате
Легкая ось автоматизации может иметь меньшую статическую нагрузку, чем стол с ЧПУ, но при этом создавать повторяющиеся инерционные нагрузки, силы реверса и большие суммарные перемещения.
Для такого оборудования малая движущаяся масса, плавная циркуляция, подходящая смазка и правильно выбранный предварительный натяг могут быть более важными, чем выбор направляющей с максимально возможной жесткостью.
Моментная нагрузка и расположение блоков имеют значение в обеих машинах
Нагрузка на машину редко действует непосредственно через центр направляющей системы. Режущий инструмент, шпиндель, манипулятор робота, камера контроля или заготовка могут быть расположены над или рядом с направляющими блоками.
Смещающая сила создает момент:
- М= моментная нагрузка
- Ф= приложенная сила
- час= перпендикулярное расстояние от силы до направляющей системы
Нагрузка на наиболее сильно нагруженный блок может быть намного выше, чем простая общая нагрузка машины, деленная на количество блоков.
Увеличение расстояния между двумя рельсами или между двумя блоками может улучшить сопротивление моменту и снизить концентрацию нагрузки. Во многих конструкциях улучшение расположения направляющих более эффективно, чем простое увеличение ширины рельса.
Использование двух блоков с подходящим расстоянием между ними может увеличить сопротивление моменту тангажа и рыскания. Фактическую нагрузку все равно необходимо рассчитывать для каждого блока.
Шариковые направляющие и роликовые направляющие
Выбор между шариковой и роликовой направляющей должен основываться главным образом на нагрузке, жесткости, деформации, скорости, качестве установки и стоимости.
| Сравнение | Направляющая шарикового типа | Роликовые направляющие |
|---|---|---|
| Элемент качения | Стальные шарики | Цилиндрические ролики |
| Контактная форма | Точечная или небольшая эллиптическая площадь контакта под нагрузкой | Более длинная зона контакта с линией |
| Основная сила | Плавное движение, универсальная производительность, высокая скорость и экономичный выбор. | Более высокая жесткость, способность выдерживать большие нагрузки и меньшая упругая деформация. |
| Типичное использование ЧПУ | Фрезерные станки с ЧПУ, лазерные станки, стандартные обрабатывающие центры и системы легкой и средней резки. | Тяжелые обрабатывающие центры, большие шлифовальные станки, портальные станки и оси высокой жесткости. |
| Типичное общее использование | Автоматизация, упаковка, обработка, роботы, проверка и сборка | Тяжелое прессование, формовка, большие системы перемещения и оборудование, работающее с высокими моментами |
| Чувствительность установки | Зависит от размера и предварительной нагрузки; обычно предлагает некоторую абсорбцию ошибок установки | Высокая жесткость делает особенно важными точность монтажных поверхностей и их выравнивание. |
Требования к предварительной загрузке разные
Предварительная нагрузка создает внутреннюю силу между телами качения и дорожками качения до приложения внешней рабочей нагрузки.
Соответствующий предварительный натяг может уменьшить внутренний зазор, увеличить жесткость и улучшить стабильность движения во время резки, прессования, ускорения или изменения направления.
Более высокая предварительная нагрузка также увеличивает:
- Сопротивление бегу
- Требуемая движущая сила
- Выработка тепла
- Чувствительность к ошибкам монтажной поверхности
- Внутренняя нагрузка, используемая при расчете срока службы
| Условия применения | Направление выбора предварительной загрузки |
|---|---|
| Высокоскоростная автоматизация для легких нагрузок | Отдавайте предпочтение низкому сопротивлению ходу, если конструкция машины не требует большей жесткости. |
| Стандартная ось резки с ЧПУ | Баланс жесткости, контроля вибрации, движущей силы и срока службы направляющих. |
| Тяжелая механическая обработка или шлифовка | Более высокий предварительный натяг можно рассмотреть после проверки жесткости основания, центровки и мощности двигателя. |
| Прецизионное инспекционное оборудование | Используйте только достаточную предварительную нагрузку, чтобы поддерживать стабильность позиционирования, не создавая ненужного нагрева или помех сервоприводу. |
Информацию об уровнях предварительной нагрузки и соображениях выбора см.Объяснение предварительной нагрузки линейной направляющей.
Уплотнение должно соответствовать среде, а не названию машины
Станки с ЧПУ часто образуют металлическую стружку, охлаждающую жидкость, абразивные частицы и масляный туман. В таких условиях могут потребоваться торцевые уплотнения, нижние уплотнения, двойные уплотнения, скребки, металлические скребки, крышки отверстий направляющих или внешняя крышка машины.
Общее оборудование не очищается автоматически. Деревообрабатывающие станки, камнерезное оборудование, линии пищевой промышленности, оборудование для производства аккумуляторов и системы транспортировки на открытом воздухе могут подвергать направляющие серьезному загрязнению, влаге или химическим веществам.
Более прочное уплотнение может улучшить защиту от загрязнения, но обычно увеличивает сопротивление движению. Поэтому конфигурация уплотнения должна соответствовать как экологическому риску, так и доступной движущей силе.
| Среда | Направление защиты |
|---|---|
| Чистая автоматизация внутри помещений | Стандартных уплотнений может быть достаточно, если смазка и техническое обслуживание контролируются. |
| Резка на станке с ЧПУ стружкой и СОЖ | Могут потребоваться более прочные скребки, крышки болтовых отверстий и полная защита машины. |
| Абразивная пыль | Следует рассмотреть возможность многоступенчатой герметизации и внешней крышки. |
| Вода, химикаты или промывка | Подтвердите обработку поверхности, совместимость материала уплотнения и смазки. |
Требования к установке могут быть более важными, чем направляющая оценка
Прецизионная направляющая с предварительным натягом требует достаточно плоской, прямой и жесткой монтажной поверхности.
Если на основании машины имеются заусенцы, краска, вмятины, неровные посадки болтов или чрезмерная погрешность плоскостности, затягивание направляющей может привести к тому, что она будет следовать погрешности основания.
В системе с двумя рельсами один рельс обычно устанавливается в качестве опорного. Затем второй рельс выравнивается параллельно первому, в то время как стол или измерительное приспособление проверяют плавность движения.
Проверка установки должна включать в себя:
- Плоскость и прямолинейность монтажной поверхности
- Чистые эталонные плечи
- Прямолинейность рельса после затяжки
- Параллельность между двумя рельсами
- Согласованность высоты блока под собранным столом
- Правильная последовательность и крутящий момент затяжки болтов.
- Сила тяги или нагрузка двигателя на протяжении всего хода
- Точность работы после достижения машиной рабочей температуры
В станках с ЧПУ часто используются более жесткие чугунные или стальные конструкции с обработанными опорными плечами. В некоторых системах автоматизации используются алюминиевые профили или более тонкие пластины, которые могут деформироваться при затягивании рельсов. Конструкция крепления должна соответствовать предварительной нагрузке и точности направляющей, а не полагаться на то, что направляющая корректирует гибкое основание.
Два примера сравнения выбора
Пример 1: Фрезерный стол с ЧПУ
Рассмотрим стол с ЧПУ, на который действует режущая сила 4000 Н, действующая на высоте 250 мм над плоскостью крепления направляющей.
Результирующий момент:
Выбор не должен основываться только на весе стола. Направляющая система должна противостоять режущему моменту, ограничивать упругое смещение и сохранять достаточную статическую безопасность и усталостную долговечность.
Возможное направление выбора:
- Два рельса с подходящим расстоянием между рельсами
- Два блока на рельс с достаточным продольным расстоянием
- Шариковые направляющие HD для тяжелых нагрузок или роликовые направляющие RD в зависимости от требуемой жесткости.
- Подходящий средний или более высокий предварительный натяг после проверки точности монтажа.
- Соответствующий класс точности для геометрии станка.
- Скребки и крышки, подходящие для стружки и охлаждающей жидкости
Пример 2: Высокоскоростная ось захвата и размещения
Рассмотрим ось автоматизации с общей движущейся массой 60 кг и ускорением 8 м/с².
Сила ускорения равна:
Эта нагрузка может быть намного меньше, чем сила, действующая на стол обрабатывающего центра, но ось может часто менять направление и накапливать большое годовое расстояние перемещения.
Возможное направление выбора:
- Низкопрофильная шариковая направляющая ED или подходящая шариковая направляющая HD
- Минимальная масса направляющей и каретки, соответствующая требуемой жесткости.
- Легкая или подходящая предварительная нагрузка для контроля сопротивления и температуры.
- Расчет срока службы на основе фактического пробега цикла
- Смазка, подходящая для высокочастотного возвратно-поступательного движения.
- Проверка момента на основе захвата и центра тяжести полезной нагрузки
Направление выбора серии DLY
| Серия ДЛИ | Структура | Подходящее направление выбора |
|---|---|---|
| HD | Шариковые направляющие для тяжелых нагрузок | Станки с ЧПУ, обрабатывающее оборудование, портальные системы и средства автоматизации, требующие сбалансированной грузоподъемности, точности и плавности движения. |
| ЭД | Низкопрофильная шариковая направляющая | Компактные конструкции с ЧПУ, полупроводниковое оборудование, системы контроля и высокоскоростная автоматизация с ограниченной монтажной высотой. |
| РД | Роликовые направляющие высокой жесткости | Тяжелая механическая обработка, шлифование, высокая сила резания, высокая моментная нагрузка и оборудование, требующее меньшей упругой деформации. |
| доктор медицинских наук | Миниатюрная шариковая направляющая | Компактные приборы, небольшие контрольно-измерительные приборы, электронное оборудование и легкие движущиеся механизмы. |
ПосмотретьАссортимент линейных направляющих DLYдля шариковых, низкопрофильных, роликовых и миниатюрных направляющих.
Распространенные ошибки выбора
| Ошибка | Почему это неправильно |
|---|---|
| Выбор наивысшего класса точности, поскольку станок оснащен ЧПУ. | Основание машины, винт, энкодер и узел могут не поддерживать или не требовать этого класса. |
| Выбор роликовой направляющей для каждого станка с ЧПУ | Во многих приложениях с ЧПУ можно использовать шариковую направляющую правильного размера с меньшими затратами и подходящей производительностью. |
| Предполагая, что в общем оборудовании могут использоваться дорожки качения или шарики более низкого качества. | Надежность, долговечность и плавность хода по-прежнему требуют правильно изготовленных поверхностей качения и подобранных компонентов. |
| Предполагается, что низкопрофильные направляющие предназначены только для машин малой мощности. | Низкий профиль описывает геометрию сборки; фактическая мощность зависит от модели, размера и расположения блоков |
| Разделение общей нагрузки поровну между всеми блоками | Смещенные нагрузки и моменты могут привести к тому, что один блок будет нести гораздо большую нагрузку. |
| Выбор максимальной предварительной нагрузки | Чрезмерная предварительная нагрузка увеличивает сопротивление, нагрев, чувствительность установки и внутреннюю нагрузку. |
| Игнорирование конструкции крепления | Гибкое, неровное или смещенное основание может помешать правильной работе прецизионных направляющих. |
Информация, необходимая для правильного выбора
Чтобы выбрать направляющую для станков с ЧПУ или общего оборудования, предоставьте полное рабочее состояние.
- Тип станка и функция оси
- Движущаяся масса
- Режущее, прессующее или технологическое усилие
- Центр тяжести и положение приложения силы
- Расстояние между рельсами и расстояние между блоками
- Количество рельсов и блоков
- Ход, скорость и ускорение
- Циклов в минуту и ежедневное время работы
- Требуемая точность и жесткость позиционирования
- Допустимая упругая деформация
- Ориентация монтажа
- Материал крепления и точность обработки
- Пыль, стружка, охлаждающая жидкость, вода и температура
- Требуемый срок службы и условия обслуживания
Часто задаваемые вопросы
Линейные направляющие с ЧПУ изготавливаются из разных материалов?
Не обязательно. Направляющие с ЧПУ и системы автоматизации могут использовать одну и ту же конструкцию из несущей стали. Выбранная серия, термообработка, размер, класс точности, предварительный натяг, требования к уплотнению и согласованию являются более полезными различиями, чем категория машины.
Все ли станки с ЧПУ требуют точности SP или UP?
Нет. Требуемый класс зависит от целевой точности станка, длины рельса, расположения, качества монтажа и комплектной системы позиционирования. Класс H или P может подойти для многих машин, тогда как для более строгих условий могут потребоваться SP или UP.
Всегда ли роликовые направляющие лучше подходят для обработки на станках с ЧПУ?
Нет. Роликовые направляющие полезны, когда требуется повышенная жесткость, способность выдерживать большие нагрузки и меньшая упругая деформация. Шариковые направляющие могут быть более подходящими для более легкой резки, более быстрого перемещения, более низких затрат или более общих применений с ЧПУ.
Можно ли использовать одну и ту же модель направляющих в оборудовании с ЧПУ и средствах автоматизации?
Да, когда его нагрузка, момент, жесткость, срок службы, точность, предварительная нагрузка и конфигурация окружающей среды соответствуют обоим применениям. Точный код блока и конфигурация опций могут отличаться.
Всегда ли общемашинные направляющие дешевле?
Нет. Стоимость зависит от серии, размера рельса, количества блоков, класса точности, предварительного натяга, подобранного узла, уплотнений, смазочных принадлежностей, длины рельса и количества заказа. Прецизионная машина для контроля может использовать более дорогую конфигурацию направляющих, чем базовая машина с ЧПУ.
Можно ли использовать размеры направляющих типа HIWIN для выбора замены DLY?
В серии направляющих DLY используются размеры и блочная структура, сравнимые с широко используемыми системами типа HIWIN. Однако замена должна быть подтверждена с использованием полной модели, ширины рельса, высоты сборки, расстояния между монтажными отверстиями, длины блока, предварительного натяга, точности и параметров уплотнения, а не предполагать, что каждый продукт является автоматически взаимозаменяемым.
Свяжитесь с ДЛИ
Отправьте в DLY чертеж вашего станка, информацию о движущейся массе, силе резания или обработки, расположении рельсов, ходе, скорости, точности, предварительной нагрузке, уплотнении и требованиях к сроку службы. Мы можем помочь сравнить конструкции направляющих HD, ED, RD и MD для станков с ЧПУ и общепромышленного оборудования.
Электронная почта: dlyexport2@dlybearing.com|Ватсап: +86 16605788856
