Как выбрать 3-осевую шарико-винтовую систему для фрезерного станка с ЧПУ

Некоторое время назад мы обсуждали проект специального фрезерного станка с ЧПУ с клиентом, который планировал обрабатывать алюминий и легкую сталь.

Его главными опасениями были не только цена, но и:

• Жесткость машины
• Точность позиционирования
• Качество предварительной загрузки
• Совместимость компонентов
• Долгосрочная-надежность

На самом деле это очень распространено в проектах станков с ЧПУ. Многие машиностроители тратят много денег на шпиндели и двигатели, но недооценивают важность системы линейного перемещения.

В действительности производительность станка с ЧПУ часто во многом зависит от качества:

• Линейные направляющие
• ШВП
• Опорные блоки
• Соответствие предварительной загрузки
• Точность сборки

Выбор неправильной 3-осевой ШВП может привести к:
 

• Вибрация во время резки
• Люфт
• Плохое качество поверхности
• Нестабильная точность
• Чрезмерный шум
• Сокращение срока службы машины

В этой статье мы объясним, как выбрать подходящую 3-осевую ШВП для фрезерного станка с ЧПУ, исходя из реальных инженерных соображений.

Что такое 3-осевая шарико-винтовая система?

Трехосевая система ШВП обычно относится к полной системе передачи линейного движения, используемой на: оси X-, оси Y- и оси Z- станка с ЧПУ.

Типичная система линейного перемещения с ЧПУ включает в себя: линейные направляющие, подшипниковые блоки, шариковые винты, гайки шариковых винтов, опорные блоки BK/BF, муфты, шаговые или серводвигатели, монтажные кронштейны двигателя.

Для фрезерных станков с ЧПУ все три оси должны работать вместе, обеспечивая высокую жесткость и стабильное управление движением.

В отличие от простых деревообрабатывающих станков, станки для резки алюминия и стали предъявляют гораздо более высокие требования к механической конструкции.

Почему жесткость имеет значение для фрезерного станка с ЧПУ

Многие начинающие-строители станков с ЧПУ уделяют основное внимание скорости или мощности двигателя.

Однако жесткость часто является реальным фактором, определяющим качество обработки.

При резке алюминия или легкой стали станок испытывает значительные силы резания. Если линейной направляющей или системе ШВП недостает жесткости, станок может пострадать от:

• Вибрация
• Следы болтовни
• Неточные размеры
• Нестабильная глубина резания
• Износ инструмента

Вот почему многие производители станков с ЧПУ предпочитают: линейные направляющие HGR25 или даже рельсы HGR30 вместо меньших размеров, таких как HGR15 или HGR20, для тяжелых-приложений.

Рельсы большего размера обеспечивают:

• Лучшая грузоподъемность
• Повышенная жесткость конструкции
• Улучшенная стабильность
• Повышенная устойчивость к деформации

Для фрезерных станков с ЧПУ среднего-размера HGR25 — один из наиболее часто используемых вариантов.

Выбор подходящего шарико-винтового винта для каждой оси

Выбор ШВП должен основываться на: размере станка, нагрузке на ось, длине хода, скорости перемещения, силе резания, крутящем моменте двигателя.

На большинстве фрезерных станков с ЧПУ среднего-размера для осей X и Y широко используются шарико-винтовые пары SFU2005.

Почему SFU2005 популярен

«2005» означает:

• Диаметр винта 20 мм
• 5 мм свинец

Эта комбинация обеспечивает хороший баланс между жесткостью, точностью позиционирования, грузоподъемностью и контролем скорости.

Для обработки алюминия часто предпочтительнее использовать SFU2005, поскольку больший диаметр помогает уменьшить отклонение на больших расстояниях перемещения.

А как насчет оси Z-?

Ось Z- обычно имеет меньшую длину хода, но более высокую концентрацию вертикальной нагрузки.

Многие строители выбирают: SFU1605 или SFU2005 в зависимости от веса шпинделя и конструкции станка.

Преимущества SFU1605:

• Легкий вес
• Более низкая инерция
• Более легкое ускорение двигателя
• Подходит для компактных конструкций оси Z-

Преимущества СФУ2005

• Более высокая жесткость
• Улучшенная поддержка больших-нагрузок
• Пониженная вибрация

Для более тяжелых шпинделей SFU2005 обычно является более безопасным выбором.

Почему предварительная загрузка важна

Одна деталь, которую многие поставщики игнорируют, — это предварительная нагрузка.

Однако предварительная нагрузка чрезвычайно важна для точности станка с ЧПУ.

Предварительная нагрузка линейной направляющей помогает уменьшить: зазор, вибрацию, ошибку позиционирования, нестабильность движения.

Многие профессиональные строители станков с ЧПУ предпочитают: предварительный натяг G2 или предварительный натяг G3, поскольку системы с предварительным натягом обеспечивают лучшую жесткость во время резки.

Без надлежащей предварительной нагрузки на машине может возникнуть люфт или вибрация, даже если используются-качественные направляющие.

В то же время может увеличиться чрезмерная предварительная нагрузка: трение, нагрев и нагрузка на двигатель.

Сбалансированная конфигурация предварительной загрузки важна для долгосрочной-работы машины.

HGR25 против HGR30: что выбрать?

Многие производители станков с ЧПУ колеблются между HGR25 и HGR30.

Оба варианта являются распространенным выбором для фрезерных станков с ЧПУ, но они служат разным приоритетам.

Для большинства случаев применения алюминия и легкой стали HGR25 уже достаточен в сочетании с прочной рамой машины.

HGR30 становится более привлекательным для: больших портальных станков, агрессивной резки, высокой мощности шпинделя и промышленного применения.

Распространенные проблемы совместимости в сборках с ЧПУ своими руками

Одной из самых больших проблем в нестандартных проектах с ЧПУ является несоответствие совместимости.

Многие пользователи покупают компоненты по отдельности у разных поставщиков и позже обнаруживают проблемы со сборкой.

Общие проблемы включают в себя:

Неверное соответствие поддержки BK/BF

Обработанный конец ШВП может не подходить должным образом к опорным блокам.

Несоответствие размеров муфты

Диаметр вала двигателя и диаметр вала шарико-винтовой передачи могут не соответствовать муфте.

Проблемы с выравниванием корпуса гайки

Плохо спроектированные корпуса гаек могут привести к ошибкам соосности и увеличению трения.

Несовместимость рельсов и блоков

Разные бренды иногда используют немного разные допуски или размеры.

Ошибки положения кронштейна двигателя

Неправильная конструкция кронштейна может создать проблемы с выравниванием двигателя.

Вот почему многие производители станков с ЧПУ теперь предпочитают приобретать полный комплект ШВП с ЧПУ или комплексное решение для линейного перемещения у одного поставщика.

Полный комплект 3-осевых шарико-винтовых передач по сравнению с покупкой отдельно

Покупка полной 3-осевой ШВП у одного поставщика дает несколько преимуществ.

Лучшая совместимость

Все компоненты подбираются друг к другу перед отправкой.

Более простая установка

Процесс сборки становится намного проще.

Сниженный риск

Меньше вероятность несоответствия обработки или ошибок в размерах.

Упрощенная доставка

Одна поставка обычно проще и дешевле, чем закупка у нескольких поставщиков.

Техническая поддержка

Поставщик комплектного оборудования может помочь проверить совместимость между:

• Линейные рельсы
• Линейные блоки
• ШВП
• Подразделения поддержки
• Муфты
• Моторы
   

Для многих зарубежных покупателей это особенно важно, поскольку замена несовместимых деталей после международной доставки может оказаться очень дорогостоящей.

Что выбрать: катаные или шлифованные шарико-винтовые пары?

Это еще один распространенный вопрос в проектах станков с ЧПУ.

Многие пользователи путают:

• C7 катаные ШВП
• ШВП шлифованные

На самом деле:

• C7 обычно ассоциируется с катаными ШВП.
• C5 или C3 чаще встречаются для прецизионных шлифовальных винтов.

Для большинства фрезерных станков с ЧПУ по алюминию уже достаточно-высококачественных шариковых винтовых пар C7.

ШВП становятся более важными для:

• Сверх-высокоточная обработка
• Шлифовальные станки
• Полупроводниковое оборудование
• Высокоскоростная-промышленная автоматизация

Правильный выбор зависит от реальных требований к обработке и бюджета.

Рекомендуемая конфигурация для среднего фрезерного станка с ЧПУ

Для резки алюминия и легкой стали стандартная конфигурация может включать:

Ось X-

• Рельсы HGR25
• Блоки HGW25
• SFU2005 шариковый винт
• Подразделения поддержки БК/БФ
• Двигатель с замкнутым-контуром NEMA23

Ось-Y

• Рельсы HGR25
• СФУ2005
• Средняя предварительная нагрузка
• Жесткая система сцепления

Z-Ось

• ХГР20 или ХГР25
• СФУ1605 или СФУ2005
• Компактный кронштейн двигателя
• Уменьшенная движущаяся масса

Этот тип установки обеспечивает хороший баланс между жесткостью, точностью, стоимостью и надежностью.

Краткое содержание

Стабильность станка с ЧПУ зависит от его системы линейного перемещения.

Выбор правильной 3-осевой ШВП – это не просто выбор направляющих и винтов по отдельности. Настоящей задачей является обеспечение надлежащей совместимости, предварительного натяга, жесткости и точности сборки всей машины.

При обработке алюминия и легкой стали правильно подобранные компоненты могут значительно улучшить:

• Качество обработки
• Стабильность резки
• Точность позиционирования
• Срок службы машины

Если вы собираете фрезерный, фрезерный станок с ЧПУ или систему автоматизации и не знаете, как их подобрать:

• Линейные направляющие
• ШВП
• Подразделения поддержки
• Муфты
• Моторы

DLY может помочь предоставить полностью совместимое решение для линейного перемещения с ЧПУ, основанное на конструкции вашего станка и требованиях применения.

Обсудите свой проект с ЧПУ

Связаться с нами

Номер телефона/WeChat: 16605788856

WhatsApp:+8616605788856

Электронная почта: dlyexport2@dlybearing.com