Okrugle vodilice u odnosu na kvadratne vodilice za CNC glodalice

CNC komplet linearne tračnice

Linearne vodilice (CNC komplet linearnih vodilica) dolaze u 2 vrste, okrugle vodilice i kvadratne vodilice. Okrugle vodilice su nastale kao prve, ali ne pružaju preciznost koju nude komponente kvadratnih vodilica. Međutim, okrugla vodilica je preferirana vodilica za vertikalne pokrete s velikim opterećenjima. Primjena će diktirati koju vrstu linearnih vodilica treba koristiti. Kriteriji za odabir jedne u odnosu na drugu ne razlikuju se od odabira bilo koje druge. CNC usmjerivač komponentu, specificirati dizajn, definirati ciljeve sustava i raditi na temelju prošlih uspjeha i pogrešaka. Ali svatko tko nema iskustva može napraviti jednostavne pogreške. Najbolje mjesto za početak je učenje temeljnih kvaliteta svake vrste i usvajanje onih najrelevantnijih za primjenu.

Tehnologija okruglih vodilica usavršena je gotovo do savršenstva tijekom proteklih 60 godina, a četvrtaste vodilice imaju pristojnih oko 35 godina. Većina inherentnih problema u dizajnu odavno je riješena, a materijali su se dramatično poboljšali. Većina problema proizlazi iz pogrešne upotrebe i pogrešne primjene. A glavni razlozi za pogrešnu primjenu često dolaze iz osobne pristranosti ili predrasuda, pogrešnog proračuna ili estetske procjene. To jest, relativno mala linearna profilna vodilica mogla bi sasvim dobro odgovarati opterećenju, brzini i svim ostalim zahtjevima. Ali kada se montira na CNC glodalicu, pronicljivo oko bi moglo zaključiti da izgleda slabo i definitivno premalo.

Jedna vrsta linearne vodilice s kugličnim čahurama nije nužno jednostavnija za korištenje od druge. Izbor u potpunosti ovisi o specifičnoj primjeni. Općenito, određena komponenta kvadratne tračnice može koštati više od okrugle, ali treba uzeti u obzir i druge zahtjeve, uključujući troškove sustava. Ove stavke uključuju najmanje troškove pripreme kreveta CNC glodalice ili druge montažne površine za smještaj sustava tračnica, potrebnu točnost pozicioniranja i prostor dostupan za podsustav linearne tračnice.

Ali prije nego što se odlučite za olovku i papir ili miš i za podlogu, odlučite se za kvadratnu ili okruglu šinu. Kada se čini da bi primjena mogla ići u oba smjera, provedite preliminarne izračune najvažnijih kvaliteta i potreba kako biste bili sigurni da ništa nije previđeno.

Okrugle vodilice

Prije pojave kvadratnih vodilica, očekivalo se da će okrugle vodilice zadovoljiti svaku situaciju linearnog upravljanja gibanjem. I dugi niz godina su to izvrsno činile. No, kako su korisnici CNC glodalica zahtijevali strože tolerancije za određene poslove, proizvođači CNC glodalica favorizirali su klasičnu metodu glodanja i struganja. Okrugle vodilice korištene su za perifernu opremu kada nisu mogle zadovoljiti zahtjeve tolerancije.

To nije učinilo okrugle vodilice manje vrijednima ili zastarjelima. Njihove prednosti i dalje nadmašuju nedostatke. Okrugle vodilice općenito su jeftinije od kvadratnih vodilica, ali to ne bi trebao biti primarni kriterij za bilo koju primjenu. Kvadratna vodilica zapravo može otkazati, dok okrugla vodilica može raditi glatko i besprijekorno. Na primjer, okrugle vodilice su tolerantnije prema neusklađenosti, lošoj paralelnosti i momentnim opterećenjima u većini... CNC strojevi i omogućuju veću varijaciju u h8 tračnice nego sustavi s kvadratnim tračnicama. Ipak, mogu održati ravnost kretanja od 0.01 inča tijekom 10 stopa. Također, mali kotrljajući element obično čini kretanje okrugle tračnice glatkijim.

Da bi se postigla ta točnost, potrebna im je potpora samo na krajevima, iako su mnoge poduprte na nekoliko točaka ili cijelom svojom duljinom. To omogućuje tračnicama da bez problema prelaze preko praznina i sigurno prelaze s jednog nosača na drugi. Kada sustav okruglih tračnica zahtijeva samo sklop osovine i tračnice (osovina, tračnica ili osovina i 2 bloka s krajnjim osloncem i 4 jastučasta bloka), troškovi pripreme su manji nego kod četvrtaste tračnice. Općenito, ugradnja okruglih tračnica je relativno jednostavna i jeftina. Servis i zamjena idu u korist okruglih tračnica.

Kvadratne vodilice (profilne vodilice)

Kvadratne vodilice izvorno su dizajnirane za industriju CNC glodalica. Zamijenile su integrirane kolica i vodilice, koji su sastavni dijelovi kreveta CNC glodalice. Unatoč tome, neka tradicionalna kolica i vodilice i dalje pružaju visoku točnost u određenim situacijama.

Kvadratne vodilice su kruće i čvršće, ali im je potrebna ravna, kontinuirana potpora sa strogim zahtjevima za ravnost i paralelnost; ne mogu premostiti praznine koje može okrugla vodilica. Međutim, budući da su proizvođači CNC glodalica navikli na preciznu pripremu kreveta, to nije problem.

Glavna prednost kvadratnih vodilica je njihova visoka točnost pozicioniranja, posebno korisna kod glodanja i brušenja. Drže od 0.0002 do 0.001 inča na duljini od 10 stopa, u usporedbi s 0.01 inča za okrugle vodilice. Također podnose ovu preciznost za trenutno opterećenje; jedan kolica i jedna vodilica su prikladniji za to od okrugle vodilice. A budući da kvadratna vodilica podnosi veća opterećenja s visokom točnošću, većina korisnika tolerira nešto manju glatkoću nego što nude okrugle vodilice.

Iako jedna profilna vodilica može podnijeti momentalno opterećenje, to se ne preporučuje uvijek. Treba koristiti 2 ili više jedinica za uravnoteženje opterećenja ili raspodjelu težine. Međutim, jedna kvadratna vodilica može stati tamo gdje bi bile potrebne 2 okrugle vodilice. Profilne vodilice su također lakše za korištenje jer im je potreban jedan ili 2 dijela za kompletan sustav, vodilica i kolica, dok okrugla vodilica sadrži nekoliko dodatnih dijelova.

Kvadratne vodilice imaju veći vijek trajanja, definiran kao količina opterećenja koju jedinica podnosi prelazeći određenu udaljenost. Na primjer, kapacitet od 20,000 100 N temelji se na nazivnoj snazi ​​od km. A trošenje je minimalno jer se tračnica ne klizi, već ima kontakt s kotrljanjem. Vijek trajanja kvadratne vodilice prvenstveno ovisi o vrsti okruženja u kojem se nalazi, pravilnom podmazivanju i održavanju. Uz sve ostalo jednako, okrugle vodilice su malo tolerantnije jer nisu tako čvrsto pakirane i nisu toliko osjetljive na male varijacije. Kvadratna tračnica je osjetljivija na krhotine i udarce, iako ima veći kapacitet i otpornost na udarce koji ne utječu na kotrljajući element.

S obzirom na aspekt habanja, okrugla tračnica također ima prirodne sposobnosti odbacivanja krhotina. Tračnice s kvadratnim tračnicama skrivene su od izravnog pristupa, ali ne odbacuju nužno krhotine. S pogonskom silom fluida primijenjenom na tračnicu, okrugla tračnica ima bolje performanse od kvadratne tračnice, jer bi se kvadratna tračnica mogla zaustaviti na nekim područjima utrke, dok okrugla tračnica ima manje tendencije za zaustavljanje.

Odaberite vrstu tračnice koju ćete koristiti prije početka rasporeda komponenti CNC glodalice. Priključci za montažu se radikalno razlikuju između okruglih i kvadratnih vodilica, a područje na kojem se radi varira kao i nazivna nosivost za fizičku veličinu. Ako kasnije ne uspije, promjena s jedne marke kvadratne tračnice na drugu lakša je od promjene s kvadratne na okruglu tračnicu. Svi proizvođači slijede standarde koji dopuštaju određeni stupanj zamjenjivosti unutar tipa.

Učinkovitosti se može pristupiti iz dva kuta. Jedan se bavi koeficijentom otpora trenja; manje trenje znači nižu ulaznu energiju. Otpor okrugle tračnice je nešto niži i djelovanje je glatkije od profilne tračnice. Ali oni koji koriste kvadratne vodilice redovito pružaju dovoljno snage za dovoljno dobar pogon tračnica. Neki također razmatraju učinkovitost s gledišta ukupne ovojnice ili veličine. Manja profilna tračnica nudi manji paket za veća opterećenja.

Udarno opterećenje, kao i trenutno udarno opterećenje, utječe na sve ležajeve. Kvadratne vodilice mogu podnijeti veće opterećenje od male jedinice, pa je udar više udarna sila. Ali u svim slučajevima, tračnica je skalirana prema kapacitetu normalnog opterećenja, a ne udarnog opterećenja. Nema značajne razlike osim što je kod teških strojeva udar štetniji samo zbog čiste mase.

Kvadratne vodilice dolaze s nekim kritičnim smanjenjima nazivnih vrijednosti uslijed utjecaja na okoliš, koja se obično nalaze u priručniku proizvođača ili vodiču za projektiranje. Nažalost, dizajneri ne uzimaju u obzir faktore smanjenja nazivnih vrijednosti dovoljno često u početnim fazama projektiranja ni za okrugle ni za kvadratne vodilice. Na primjer, standardni radni ciklus u SAD-u je 2 milijuna inča ili 50 km, a za europsko tržište 100 km ili 4 milijuna inča. Često standardi preporučuju da se sustav tračnica ne koristi dulje od 25 ili... 50% nazivnog kapaciteta.

U katalogu je

Većina kataloga za linearne valjkaste i kuglične vodilice sadrži informacije o primjeni i inženjeringu za dimenzioniranje i ugradnju. Ovi parametri su potrebni za određivanje dinamičkog opterećenja i nazivnih momenata te statičkog opterećenja i kapaciteta momenata, koji uključuju nagib, kotrljanje i skretanje. Katalozi također uključuju grafikone i jednadžbe za određivanje vijeka trajanja ležaja iz dinamičkog nazivnog opterećenja i ulaznih parametara primijenjenog dinamičkog opterećenja. Svaka linearna valjkasta ili kuglična vodilica ima jedinstvene specifikacije za brzinu, ubrzanje, tolerancije, predopterećenje i temperaturni raspon.

Najkritičniji parametar za profilne vodilice je paralelnost kretanja, koja je u rasponu od nekoliko mikrometara. Ako se ne prate pažljivo, ležajevi se blokiraju ili prerano troše. Kako bi se spriječili takvi problemi, vodiči za ugradnju detaljno pokrivaju temu pripreme površine za montažu, tolerancija za montažu i paralelnosti tračnica. Podaci za ugradnju također obuhvaćaju vertikalni pomak tračnica, vertikalni i bočni pomak kolica, tolerancije montažnih rupa, moment pritezanja vijaka i sučeone spojeve.

Okrugli linearni kuglični ležajevi zahtijevaju iste čimbenike kao i profilne tračnice, plus još neke. Polarni grafovi ilustriraju dinamičku nosivost, a grafovi prikazuju vijek trajanja. Nizak koeficijent trenja od 0.001 i specifikacije samoporavnavanja dane okruglim vodilicama eliminiraju potrebu za faktorima smanjenja snage koji se obično dodjeljuju profilnim tračnicama.

Aplikacije

Dok su kvadratne linearne vodilice nekada bile mnogostruko skuplje od okruglih zbog opsežnih zahtjeva brušenja svojstvenih dizajnu, nove proizvodne tehnike i ekonomije razmjera potaknule su inženjere da razmotre upotrebu kvadratnih vodilica u širem području primjene. Kvadratne linearne vodilice sada se mogu naći u mnogim istim primjenama koje su nekada bile podržane samo okruglim vodećim šinama.

Većina primjena može koristiti okrugle ili kvadratne vodilice. No, neke se vodilice zamjenjuju drugom vrstom jer prva ne funkcionira. Takav je bio slučaj u bolničkom krevetu gdje je dizajner započeo s kvadratnom vodilicom za aksijalno kretanje. No, sklop bi se blokirao; nije se mogao slobodno kretati osim ako se vijci za montažu nisu otpustili kako bi se omogućilo određeno kretanje uvijanja. Okvir kreveta jednostavno nije bio dovoljno krut. Kvadratna vodilica morala se zamijeniti samoporavnavajućom okruglom vodilicom.

Druga primjena koja je patila od sličnog problema bila je kvadratna tračnica montirana na limenu podlogu u automatu za prodaju. Tračnica nije radila jer limena podloga nije bila dovoljno kruta. Ponekad dizajneri ponavljaju pogreške kada isti problem promatraju iz drugačijeg svjetla. Inženjer upoznat s okruglim vodećim tračnicama može se držati njih, bez obzira na potrebe primjene za većom točnošću. Ali većini primjena nije potrebna točnost kvadratne tračnice. Trebali bi uzeti u obzir cjelokupni trošak sustava, a ne samo trošak komponenti. A to znači uključivanje zahtjeva za sve periferne uređaje i proširena pitanja.

Grafikon opterećenja/trajavosti okrugle tračnice pokazuje granično opterećenje za određeni kuglični ležaj. Unesite u grafikon maksimalno opterećenje najopterećenijeg ležaja i potreban vijek trajanja te pronađite gdje se 2 linije sijeku. Područje kroz ili iznad i desno od sjecišta označava najprikladnije ležajeve.

Orijentacija ležaja ili smjer primijenjenog opterećenja određuje dinamičku nosivost kugličnog ležaja. Korekcijski faktor se određuje iz smjera primijenjenog opterećenja u odnosu na orijentaciju kugličnih tragova ležaja prikazanih na polarnom grafu. Za određivanje nosivosti, pomnožite korekcijski faktor K s dinamičkom nosivošću određene jedinice.

Kvadratne vodilice mogu nadmašiti okrugle vodilice u specifičnim okolnostima koje zahtijevaju veću krutost i veću kompaktnost u smislu nosivosti u odnosu na veličinu. Općenito, profilne vodilice nude veću nosivost, točnost i krutost te dulji vijek trajanja.

Kvadratne vodilice moraju imati izrazito paralelne površine kako bi se spriječilo blokiranje i prekomjerno trošenje. One imaju tendenciju poprimiti oblik montažne površine, što zahtijeva strogo pridržavanje specifikacija paralelnosti.

Okrugle vodilice u odnosu na kvadratne vodilice na prvi pogled