Обзор направляющих рельс для ЧПУ оборудования

07.01.2018

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.

Устройство профильной рельсовой направляющей типа Hiwin
Устройство профильной рельсовой направляющей типа Hiwin

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.

Гидростатические.

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.

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.

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.