Как выбрать направляющие для ЧПУ

Если вы хотите купить направляющие для чпу, нажмите на информеры справа.


В настоящее время при конструировании и строительстве станков с ЧПУ применяются несколько основных видов направляющих.


КАК ВЫБРАТЬ НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОЛИРОВАННЫЕ ВАЛЫ 

sfc_0.jpg
Самый распространенный и бюджетный вид направляющих. Отличается высокой доступностью, легкостью обработки и установки. Полированные валы изготавливаются из высоколегированных сталей, как правило - конструкционных подшипниковых, и проходят индукционную закалку поверхности с последующей шлифовкой. Валы имеют заводскую индукционную закалку, что обеспечивает продолжительное время работы и сопутствует меньшему износу вала. Шлифованные валы имеют идеальную поверхность и обеспечивают движение с очень маленьким трением. Валы крепятся только в 2 точках на концах и поэтому монтаж их не представляет особой сложности. Однако, многие недобросовестные производители часто делают валы из дешевых и мягких сортов высокоуглеродистых сталей, пользуясь тем, что покупатель не всегда обладает средствами для проверки вида материала и его твердости. К недостаткам полированных валов относятся
  1. Отсутствие крепления к станине. Вал крепится в двух точках на концах - это облегчает монтаж направляющих, однако приводит к тому, что направляющие установлены независимо от рабочей поверхности стала. В то время в портальных станках крайне желательно ставить направляющие в жесткой связи со столом(такая связь снижает погрешности обработки, если рабочий стол подверглась искривлению, "повело винтом" - направляющие, повторяя изгибы стола, нивелируют часть погрешности). 
  2. Провисание на большой длине. На практике из-за провисания валы используют длиной не более 1 метра. Кроме того, важно отношение диаметра вала к его длине - для получения приемлемых результатов его значение должно быть не менее 0.05, желательно в пределах 0.06-0.1. Более точные данные можно получить, произведя моделирование нагрузки на вал в пакетах САПР. 
Линейные подшипники на вал бывают нескольких видов.


ШАРИКОВЫЕ ВТУЛКИ

lmk.jpg
Линейные подшипники качения имеют сравнительно большие люфты по сравнению с каретками рельсовых направляющих и меньшие нагрузочные характеристики. Помимо этого для защиты от поворота каретки необходимо использовать как минимум два направляющих вала на одну ось.


Недостатки линейных подшипников качения: 

  1. Низкая грузоподъемность - следствие предыдущего пункта, а также конструктивного строения линейных подшипников. 
  2. Недолговечность. Каждый шарик линейного подшипника касается вала в одной точке, что создает очень высокое давление. Со временем шарики могут прокатать канавку на валу, после чего вал подлежит замене. 
  3. Люфт. Бюджетные линейные подшипники многими производителями изготавливаются зачастую с весьма существенным люфтом. 
  4. Достаточно чувствительны к пыли и стружке на валу. 

ЛИНЕЙНЫЕ ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ 


 Втулки скольжения используют трение скольжения и изготавливаются из бронзы, латуни, капролона и иных материалов. При должном соблюдении допусков бронзовый подшипник скольжения не уступает подшипнику качения в точности и грузоподъемности, и при этом легче переносит пыль и стружку. Однако, надо быть уверенным, что вы всегда сможете достать материал для подшипника и обработать его как надо. Кроме того, периодически по мере износа подшипник скольжения приходится подгонять для устранения зазоров. В большинстве случаев шариковая втулка предпочтительней для начинающих по причине их высокой доступности и взаимозаменяемости. 


ШЛИЦЕВЫЕ ВАЛЫ (BALL SPLINE)

492789.jpg
Шлицевые валы имеют специальные дорожки качения для шариков втулки, они более износостойкие и более жесткие чем обычные валы, а также могут воспринимать крутильные усилия с втулки. Сочетая в себе преимущества монтажа валов, исносостойкость профильных рельсов, с возможностью создания натяга, шлицевые валы находят применение там, где требуется монтаж направляющих исключительно на концах. Однако, из-за их существенно более высокой стоимости(на полпорядка-порядок по сравнению с полированными валами) они редко применяются в строении обычных станков. 


Направляющие для ЧПУ - ВАЛЫ НА ОПОРЕ 

tbr.jpg
Линейные валы на опорах (цилиндрические рельсы) служат для поддержки направляющей по всей длине, что предотвращает её прогиб под воздействием нагрузки или собственного веса при большой длине и массе движущейся каретки. Цилиндрические рельсы крепятся непосредственно на станок. Отверстия с резьбой в опоре выполнены специально для удобного крепления и обеспечивают надежную фиксацию направляющей на станине. Цилиндрические рельсы имеют общие недостатки с полированными валам - высокий люфт у втулок, недолговечность. Однако цилиндрические рельсы уже не провисают на длине, и имеют большую грузоподъемность. В отличие от линейных подшипников на валы, каретки на цилиндрические рельсы реагируют на разнонаправленные нагрузки по-разному. Это происходит потому, что шариковые втулки на вал - замкнутые по контуру, а каретки на рельсы - нет. Этот эффект может привести, например, к тому, что небольшой станок с тяжелым шпинделем на цилиндрических рельсах может показать точность хуже, чем аналогичная конструкция на валах. 

Валы и цилиндрические рельсы просты в производстве, по этой причине существует множество именитых и безымянных производителей данного продукта, и качество и параметры разнятся соответственно в весьма широких пределах. Бывает так, что каретки одного и того же безымянного производителя не подходят к его же валам из другой партии.


КАК ВЫБРАТЬ ШАРИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ 

Профильные рельсовые направляющие используются там, где требуется высокая точность. Также как и цилиндрические, профильные рельсы крепятся непосредственно на станину станка. В профильных рельсах сделаны специальные дорожки качения, в результате нагрузка на каретку распределяется по рабочей поверхности дорожек качения равномерно - профиль касания шарик-рельс уже не точка, а дуга. Профильные рельсы отличаются высокой точностью и прямолинейностью, высокой грузоподъемностью, высокой износоустойчивостью, низким люфтом или полным его отсутствием. Недостатком профильных направляющих является высокие требования к шероховатости и прямолинейности места крепления, а также сложность установки. Как правило, рельсы и каретки выпускаются в нескольких вариантах - с преднатягом и грузоподъемностью разной степени. Классическим примером могут служить рельсовые направляющие Hiwin и THK. Профильные рельсы сложны и дороги в производстве, поэтому производителей рельсов меньше, чем производителей валов, и они(как правило) дорожат своей репутацией, качество профильных рельсов гораздо стабильней. Мы рекомендуем всегда, когда это возможно, использовать именно профильные рельсовые направляющие известных брендов для построения станков с ЧПУ.

РОЛИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ 

Роликовые рельсы являются подвидом профильных направляющих, у которых дорожки качения - плоские, а вместо шариков в опорных модулях использованы ролики. Это позволило увеличить жесткость направляющей, грузоподъемность и долговечность. Роликовые направляющие используются в высоконагруженных металлообрабатывающих станках с ЧПУ, предназначенных для фрезеровки черных металлов, стали, камня. Вряд ли Вы ищете именно такие направляющие, иначе Вы бы не читали данную статью.


НАПРАВЛЯЮЩИЕ "ЛАСТОЧКИН ХВОСТ" И ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ 


Данный вид направляющих стоит выбрать в случае, если вам нужна очень высокая жесткость, например, в промышленных металлообрабатывающих станках. В направляющих типа ласточкин хвост контактирующие поверхности плоской формы скользят друг по другу, чем достигается большая площадь контакта. "Ласточкин хвост" не является съемным, а выполняется в виде единого целого со станиной. Изготовление, также как и ремонт "ласточкина хвоста" - весьма сложная и трудемкая операция,а замене ЛХ не подлежит. "Ласточкин хвост" практически не используется в хоббийном станкостроении по упомянутой совокупности причин. 

ПОДВОДЯ ИТОГИ 

Подводя итоги - чтобы выбрать направляющие для ЧПУ, обращайте внимания на следующие моменты: 
  1. Вал и бронзовая втулка - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине. 
  2. Вал и пластмассовая втулка -низкая жесткость и грузоподъемность, низкая точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, высокий износ, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине. 
  3. Вал и шариковая втулка - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Вал провисает при большой длине. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса. 
  4. Вал на опоре и шариковая втулка - средняя жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Рельс повторяет деформации станины, нивелируя погрешность. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса. 
  5. Профильные направляющие - высокая жесткость, точность, износостойкость, высокая грузоподъемность, не требуется регулировка, высокая стоимость. Немаловажный фактор - сложность монтажа профильных направляющих и необходимость соответствующей подготовки монтажных поверхностей. Используются в станках среднего и промышленного класса. 

Если Вы все прочитали, но ситуация не стала яснее, в заключение несколько конкретных рекомендаций. 

  • Если на станке планируется фрезеровать металлы или камень - альтернативы профильным рельсам нет.
  • Если ваш станок будет иметь рабочее поле больше, чем 0.7 кв. м., лучше всего также применить профильные направляющие. 
  • Если ваш станок имеет рабочее поле меньше, чем формат А4, планируется обрабатывать мягкие материалы - подойдут валы диаметром 16-25 мм. 

Если Вы все еще затрудняетесь с выбором, обратитесь за консультацией к нашим специалистам по почте info@darxton.ru