Mașinile CNC și mașinile industriale generale nu folosesc neapărat două categorii complet diferite de ghidaje liniare. În multe cazuri, aceeași serie de ghidaj liniar poate fi utilizată într-un centru de prelucrare, mașină de ambalat, dispozitiv de inspecție sau sistem automat de manipulare.
Ceea ce se schimbă este specificația selectată pentru aplicație. O axă de tăiere CNC poate necesita rigiditate mai mare, capacitate de încărcare moment mai mare, preîncărcare adecvată și precizie de instalare mai strictă. O axă de automatizare generală poate pune mai mult accent pe rezistența scăzută la mișcare, dimensiunea compactă, accelerația mare și durata de viață lungă.
Prin urmare, ghidajul trebuie selectat în funcție de forța reală, deformare, precizie, viteză, ciclu de funcționare, structura de montare și mediu - nu doar în funcție de faptul că mașina este numită mașină CNC sau mașină generală.
Nu există un ghidaj liniar universal „numai CNC”.
Un ghidaj liniar cu profil constă dintr-o șină, unul sau mai multe blocuri de ghidare, bile sau role circulante, garnituri și un sistem de lubrifiere. Aceeași structură de bază este utilizată în multe tipuri de echipamente industriale.
De exemplu, un ghidaj cu bile cu sarcină mare poate fi utilizat pe o mașină de frezat CNC, un robot portal sau o linie mare de asamblare automată. Un ghidaj cu profil redus poate fi utilizat pe echipamente de automatizare compacte, dar poate fi instalat și într-o axă CNC unde înălțimea de asamblare disponibilă este limitată.
Întrebarea importantă nu este:
Întrebările utile sunt:
- Ce forțe și momente acționează asupra fiecărui bloc de ghidare?
- Câtă deformare elastică poate tolera mașina?
- Ce precizie de rulare și stabilitatea poziționării sunt necesare?
- Ce viteză, accelerație și ciclu de lucru va folosi axa?
- Ce configurație de preîncărcare și etanșare sunt adecvate?
- Baza mașinii și procesul de instalare pot suporta gradul de precizie selectat?
Un ghidaj cu profil redus nu se limitează la utilaje generale. Adecvarea sa depinde de sarcină, rigiditate, precizie, viteză și înălțimea de instalare disponibilă.
Principalele diferențe în prioritățile de selecție
| Factorul de selecție | Axa mașinii CNC | Mașină industrială generală |
|---|---|---|
| Obiectiv primar | Mențineți precizia și rigiditatea prelucrarii sub forța de tăiere sau șlefuire | Depinde de mașină: viteza, netezimea, compactitatea, costul, durata de viață sau stabilitatea poziționării |
| Forța externă | Forța de tăiere, forța de șlefuire, reacția sculei, greutatea mesei și sarcina de accelerație | Greutatea sarcinii utile, forța de accelerare, forța de presare, tensiunea curelei sau forța de manipulare |
| Rigiditate | Adesea o prioritate majoră, deoarece deformarea poate afecta dimensiunile pieselor și finisajul suprafeței | Poate fi moderat sau ridicat, în funcție de cerințele de poziționare, inspecție și asamblare |
| Gradul de precizie | Selectat în funcție de precizia de prelucrare, geometrie și cerințele pentru șine potrivite | Poate varia de la acuratețe industrială normală la acuratețe de inspecție ultra-precizie |
| Preîncărcare | Adesea selectat pentru a îmbunătăți rigiditatea și rezistența la vibrații | Adesea selectat pentru a echilibra finețea, forța de antrenare, precizia și rigiditatea |
| Viteza si acceleratia | Traversarea rapidă poate fi rapidă, dar avansul de tăiere poate fi mult mai lent | Axele de ambalare și de preluare și plasare pot accelera și inversa mai frecvent decât axele CNC |
| Mediu | Așchii de metal, lichid de răcire, particule abrazive, ceață de ulei și căldură de tăiere | Poate fi curat, prăfuit, umed, pentru prelucrarea alimentelor, la temperatură ridicată sau expus chimic |
| Instalare | De obicei necesită suprafețe de referință prelucrate cu precizie și aliniere controlată a șinei | Cerințele depind de precizia reală a mașinii și de preîncărcare, nu de eticheta aplicației |
Gradul de precizie nu este același cu precizia finală a mașinii
Precizia ghidajului liniar include în mod normal toleranțele dimensionale și paralelismul de rulare al blocului în raport cu suprafețele de referință ale șinei.
Ghidajele liniare cu bile DLY pot fi furnizate în diferite grade de precizie, inclusiv H, P, SP și UP, în funcție de seria selectată și de cerințele proiectului.
Alegerea unui grad mai ridicat poate reduce erorile dimensionale și de deplasare legate de ghidaj, dar nu garantează că mașina completă CNC sau sistemul de automatizare va atinge aceeași precizie de poziționare.
Precizia finală a mașinii depinde și de:
- Planeitatea și dreptatea patului mașinii
- Paralelism între două șine
- Perpendicularitatea între axele X, Y și Z
- Precizia șurubului cu bile și rigiditatea suportului axial
- Control servo și feedback al codificatorului
- Expansiunea termică a structurii mașinii
- Deformarea mesei de lucru și a arborelui
- Metode de instalare, strângere și inspecție
Pentru o explicație detaliată a gradelor de precizie și a toleranțelor de deplasare, veziCe înseamnă cu adevărat precizia ghidului liniar?
Selecția CNC pune de obicei mai mult accent pe rigiditate
Într-o mașină CNC, ghidajul trebuie să susțină structura în mișcare, rezistând în același timp forței de tăiere, reacției sculei și vibrațiilor.
Capacitatea de încărcare menționată în catalog este importantă, dar capacitatea de încărcare singură nu descrie cât de mult se va deforma sistemul de ghidare. Rigiditatea descrie relația dintre forța aplicată și deplasarea elastică:
- k= rigiditatea sistemului
- F= forta aplicata
- δ= deplasare elastica sub acea forta
Dacă două sisteme de ghidare pot transporta încărcătura în siguranță, dar unul se deviază mai puțin sub aceeași forță de tăiere, sistemul mai rigid poate oferi o stabilitate mai bună la prelucrare.
Acesta este unul dintre motivele pentru care ghidajele tip role sunt adesea luate în considerare pentru prelucrarea grea. Rolele cilindrice asigură contact cu linia de rulare și pot oferi o rigiditate mai mare și o deformare elastică mai mică decât o structură de tip bilă comparabilă.
Cu toate acestea, nu orice mașină CNC are nevoie de un ghidaj cu role. Routerele CNC, mașinile de gravat, mașinile cu laser și echipamentele de tăiere cu lumină pot folosi un ghidaj cu bile de dimensiuni adecvate atunci când capacitatea sa de încărcare, rigiditatea și durata de viață îndeplinesc cerințele de proiectare.
Automatizarea generală poate avea cerințe dinamice mai mari
Este incorect să presupunem că toate mașinile CNC funcționează mai repede decât echipamentele industriale generale.
Un centru de prelucrare poate utiliza o mișcare rapidă de trecere rapidă, dar o viteză de avans mult mai mică în timpul tăierii. În comparație, o mașină de ambalare, sortare sau pick-and-place poate accelera, opri și inversa direcția de sute sau mii de ori în timpul unei ture de producție.
Forța de inerție generată în timpul accelerației este:
- F= forța de inerție în newtoni
- m= masa totală în mișcare în kilograme
- o= accelerația în metri pe secundă pătrat
O axă de automatizare ușoară poate avea o sarcină statică mai mică decât o masă CNC, dar totuși creează sarcini de inerție repetate, forțe de inversare și cursă acumulată mare.
Pentru astfel de echipamente, masa în mișcare redusă, circulația lină, lubrifierea adecvată și preîncărcarea corect selectată pot fi mai importante decât selectarea căii de ghidare cu cea mai mare rigiditate posibilă.
Încărcarea momentului și aranjarea blocurilor contează la ambele mașini
Sarcinile mașinii rareori acționează direct prin centrul sistemului de ghidare. O unealtă de tăiere, ax, braț robot, cameră de inspecție sau piesa de prelucrat pot fi poziționate deasupra sau lângă blocurile de ghidare.
O forță compensată produce un moment:
- M= sarcină de moment
- F= forta aplicata
- h= distanta perpendiculara de la forta la sistemul de ghidare
Sarcina pe blocul cel mai greu încărcat poate fi mult mai mare decât sarcina totală simplă a mașinii împărțită la numărul de blocuri.
Mărirea distanței dintre două șine sau între două blocuri poate îmbunătăți rezistența momentului și poate reduce concentrarea sarcinii. În multe modele, îmbunătățirea aranjamentului ghidajului este mai eficientă decât simpla creștere a lățimii șinei.
Utilizarea a două blocuri cu o distanță adecvată poate crește rezistența la pas și la momentul de rotire. Sarcina reală trebuie încă calculată pentru fiecare bloc.
Ghidajele cu bile vs Ghidajele cu role
Alegerea dintre un ghidaj cu bile și un ghidaj cu role ar trebui să se bazeze în principal pe sarcină, rigiditate, deformare, viteză, calitatea instalării și costul.
| Comparaţie | Ghidaj tip bilă | Ghidaj tip role |
|---|---|---|
| Element de rulare | Bile de oțel | Role cilindrice |
| Formular de contact | Punct sau zonă mică de contact eliptică sub sarcină | Linie-zonă de contact mai lungă |
| Forța principală | Mișcare lină, performanță versatilă, viteză mare și selecție rentabilă | Rigiditate mai mare, capacitate de încărcare mare și deformare elastică mai mică |
| Utilizare tipică CNC | Routere CNC, mașini cu laser, centre de prelucrare standard și tăiere ușoară până la medie | Centre de prelucrare grele, polizoare mari, mori portal și axe de mare rigiditate |
| Utilizare generală tipică | Automatizare, ambalare, manipulare, roboți, inspecție și asamblare | Presare grea, formare, sisteme mari de manipulare și echipamente de mare moment |
| Sensibilitatea instalării | Depinde de dimensiune și preîncărcare; oferă de obicei o anumită absorbție a erorilor de instalare | Rigiditatea ridicată face ca suprafețele de montare precise și alinierea să fie deosebit de importante |
Cerințele de preîncărcare sunt diferite
Preîncărcarea creează o forță internă între elementele de rulare și canalele de rulare înainte de aplicarea unei sarcini de lucru externe.
Preîncărcarea adecvată poate reduce jocul intern, crește rigiditatea și poate îmbunătăți stabilitatea mișcării în timpul tăierii, presării, accelerației sau inversării direcției.
Preîncărcare mai mare crește și:
- Rezistenta la alergare
- Forța de antrenare necesară
- Generare de căldură
- Sensibilitate la erorile de suprafață de montare
- Sarcina internă utilizată în calculele duratei de viață
| Condiția de aplicare | Preîncărcare direcție de selecție |
|---|---|
| Automatizare de mare viteză pentru încărcare ușoară | Preferați rezistența scăzută la rulare, cu excepția cazului în care structura mașinii necesită o rigiditate mai mare |
| Axa de tăiere CNC standard | Echilibrează rigiditatea, controlul vibrațiilor, forța de antrenare și durata de viață de ghidare |
| Prelucrare grea sau șlefuire | O preîncărcare mai mare poate fi luată în considerare după verificarea rigidității bazei, a alinierei și a capacității motorului |
| Echipamente de inspectie de precizie | Utilizați doar suficientă preîncărcare pentru a menține stabilitatea poziționării fără a crea căldură inutilă sau perturbări servo |
Pentru nivelurile de preîncărcare și considerațiile de selecție, consultațiPreîncărcarea ghidajului liniar explicată.
Sigilarea ar trebui să se potrivească cu mediul, nu cu numele mașinii
Mașinile CNC generează adesea așchii de metal, lichid de răcire, particule abrazive și ceață de ulei. Aceste condiții pot necesita etanșări la capăt, etanșări inferioare, etanșări duble, răzuitoare, răzuitoare metalice, capace pentru orificiile șinei sau un capac exterior al mașinii.
Mașinile generale nu sunt automat mai curate. Mașinile pentru prelucrarea lemnului, echipamentele de tăiat piatra, liniile de prelucrare a alimentelor, echipamentele de fabricare a bateriilor și sistemele de manipulare în aer liber pot expune calea de ghidare la o contaminare severă, umiditate sau substanțe chimice.
Etanșarea mai puternică poate îmbunătăți protecția împotriva contaminării, dar în mod normal adaugă rezistență la rulare. Prin urmare, configurația etanșării ar trebui să fie adaptată atât la riscul de mediu, cât și la forța de antrenare disponibilă.
| Mediu | Direcția de protecție |
|---|---|
| Curățați automatizarea interioară | Garniturile standard pot fi adecvate atunci când lubrifierea și întreținerea sunt controlate |
| Tăiere CNC cu așchii și lichid de răcire | Pot fi necesare răzuitoare mai puternice, capace pentru găuri pentru șuruburi și protecție completă a mașinii |
| Praf abraziv | Ar trebui luate în considerare etanșarea în mai multe etape și un capac extern |
| Apă, substanțe chimice sau spălare | Confirmați tratamentul de suprafață, materialul de etanșare și compatibilitatea lubrifianților |
Cerințele de instalare pot fi mai importante decât clasa de ghid
Un ghidaj de precizie preîncărcat necesită o suprafață de montare suficient de plată, dreaptă și rigidă.
Dacă baza mașinii conține bavuri, vopsea, adâncituri, șuruburi neuniforme sau o eroare excesivă de planeitate, strângerea șinei o poate forța să urmeze eroarea de bază.
Într-un sistem cu două șine, o șină este în mod normal stabilită ca șină de referință. A doua șină este apoi aliniată paralel cu prima, în timp ce masa sau un dispozitiv de măsurare verifică mișcarea lină.
Verificările de instalare ar trebui să includă:
- Planeitatea și rectitudinea suprafeței de montare
- Curățați umerii de referință
- Dreptatea șinei după strângere
- Paralelism între două șine
- Consistență în înălțimea blocului sub masa asamblată
- Secvența corectă de strângere a șuruburilor și cuplul de strângere
- Trageți forța sau sarcina motorului pe toată cursa
- Precizie de funcționare după ce mașina atinge temperatura de funcționare
Mașinile CNC folosesc adesea structuri mai rigide din fontă sau oțel cu umeri de referință prelucrați. Unele sisteme de automatizare folosesc profile de aluminiu sau plăci mai subțiri care se pot deforma atunci când șinele sunt strânse. Designul de montare trebuie să se potrivească cu preîncărcarea și precizia ghidajului, mai degrabă decât să se bazeze pe ghidaj pentru a corecta o bază flexibilă.
Două exemple de comparații de selecție
Exemplul 1: Masa de frezare CNC
Luați în considerare o masă CNC supusă unei reacții de tăiere de 4.000 N care acționează la 250 mm deasupra planului de montare a ghidajului.
Momentul rezultat este:
Selectarea nu trebuie să se bazeze doar pe greutatea mesei. Sistemul de ghidare trebuie să reziste momentului de tăiere, să limiteze deplasarea elastică și să mențină o siguranță statică suficientă și o durată de viață la oboseală.
Direcție posibilă de selecție:
- Două șine cu distanță adecvată între șine
- Două blocuri pe șină cu distanță longitudinală suficientă
- Ghidaj cu bile HD pentru încărcături grele sau ghidaj cu role RD în funcție de rigiditatea necesară
- Preîncărcare adecvată medie sau mai mare după verificarea preciziei de montare
- Gradul de precizie adecvat pentru geometria mașinii
- Raclete și capace potrivite pentru așchii și lichid de răcire
Exemplul 2: Axa Pick-and-Place de mare viteză
Luați în considerare o axă de automatizare cu o masă totală în mișcare de 60 kg și o accelerație de 8 m/s².
Forța de accelerație este:
Această sarcină poate fi mult mai mică decât forța pe o masă de centru de prelucrare, dar axa poate inversa direcția frecvent și poate acumula o distanță anuală mare de deplasare.
Direcție posibilă de selecție:
- Ghidaj cu bile ED cu profil redus sau HD adecvat
- Masa minimă de ghidare și cărucior în concordanță cu rigiditatea necesară
- Preîncărcare ușoară sau adecvată pentru a controla rezistența și temperatura
- Calcul de viață bazat pe distanța reală a ciclului
- Lubrifiere potrivită pentru mișcarea alternativă de înaltă frecvență
- Verificarea momentului bazată pe pinza și centrul de greutate al sarcinii utile
Direcția de selecție a seriei DLY
| Seria DLY | Structura | Direcția de selecție adecvată |
|---|---|---|
| HD | Ghidaj cu bile pentru sarcini grele | Mașini CNC, echipamente de prelucrare, sisteme portal și automatizări care necesită capacitate de încărcare echilibrată, precizie și mișcare lină |
| ED | Ghidaj cu bile cu profil redus | Structuri CNC compacte, echipamente semiconductoare, sisteme de inspecție și automatizare de mare viteză cu înălțime de asamblare limitată |
| RD | Ghidaj cu role de mare rigiditate | Prelucrare grea, șlefuire, forță mare de tăiere, sarcină de moment mare și echipamente care necesită o deformare elastică mai mică |
| MD | Ghidaj cu bile în miniatură | Instrumente compacte, dispozitive mici de inspecție, echipamente electronice și mecanisme de mișcare ușoare |
VizualizațiGama de produse pentru ghidaje liniare DLYpentru opțiuni de ghidaj tip bilă, profil redus, tip role și ghidaj miniatural.
Greșeli frecvente de selecție
| Greşeală | De ce este incorect |
|---|---|
| Selectarea celui mai înalt grad de precizie deoarece mașina este CNC | Este posibil ca baza mașinii, șurubul, codificatorul și ansamblul să nu suporte sau să necesite acest grad |
| Selectarea unui ghidaj cu role pentru fiecare mașină CNC | Multe aplicații CNC pot folosi un ghidaj cu bile dimensionat corect, cu costuri mai mici și performanțe adecvate |
| Presupunând că mașinile generale pot folosi piste sau bile de calitate inferioară | Fiabilitatea, durata de viață și mișcarea lină necesită încă suprafețe de rulare fabricate corect și componente potrivite |
| Presupunând că ghidajele cu profil redus sunt doar pentru mașini ușoare | Profil redus descrie geometria ansamblului; capacitatea reală depinde de model, dimensiune și aranjament bloc |
| Împărțirea sarcinii totale în mod egal între toate blocurile | Încărcăturile și momentele compensate pot face ca un bloc să poarte o sarcină mult mai mare |
| Alegerea celei mai mari preîncărcări | Preîncărcarea excesivă crește rezistența, căldura, sensibilitatea instalării și sarcina internă |
| Ignorarea structurii de montare | O bază flexibilă, neuniformă sau nealiniată poate împiedica funcționarea corectă a unui ghidaj de precizie |
Informații necesare pentru o selecție corectă
Pentru a selecta un ghidaj fie pentru CNC, fie pentru mașini generale, furnizați condiția completă de funcționare.
- Tipul de mașină și funcția axei
- Masa in miscare
- Forța de tăiere, presare sau procesare
- Centrul de greutate și poziția de aplicare a forței
- Distanța dintre șine și distanță între blocuri
- Numărul de șine și blocuri
- Cursa, viteza si acceleratia
- Cicluri pe minut și timp de funcționare zilnic
- Precizie și rigiditate de poziționare necesare
- Deformare elastică permisă
- Orientarea montajului
- Material de bază de montare și precizie de prelucrare
- Praf, chipsuri, lichid de răcire, apă și temperatură
- Durata de viață necesară și condițiile de întreținere
Întrebări frecvente
Sunt ghidajele liniare CNC fabricate din materiale diferite?
Nu neapărat. Ghidajele CNC și automate pot utiliza aceeași structură de rulmenți din oțel. Seria selectată, tratamentul termic, dimensiunea, gradul de precizie, preîncărcarea, etanșarea și cerințele de potrivire sunt distincții mai utile decât categoria de mașini.
Toate mașinile CNC necesită precizie SP sau UP?
Nu. Gradul necesar depinde de ținta de precizie a mașinii, lungimea șinei, aranjare, calitatea montării și sistemul complet de poziționare. Calitatea H sau P poate fi potrivită pentru multe mașini, în timp ce aplicațiile mai stricte pot necesita SP sau UP.
Este întotdeauna un ghidaj cu role mai bun pentru prelucrarea CNC?
Nu. Ghidajele cu role sunt valoroase atunci când sunt necesare rigiditate mai mare, capacitate de încărcare mare și deformare elastică mai mică. Ghidajele cu bile pot fi mai potrivite pentru tăiere mai ușoară, mișcare mai rapidă, costuri mai mici sau aplicații CNC mai generale.
Poate fi folosit același model de ghidaj în echipamente CNC și automatizări?
Da, atunci când sarcina, momentul, rigiditatea, durata de viață, precizia, preîncărcarea și configurația mediului îndeplinesc ambele aplicații. Codul de bloc exact și configurația opțiunii pot fi în continuare diferite.
Sunt ghidajele generale pentru mașini întotdeauna mai ieftine?
Nu. Costul depinde de serie, dimensiunea șinei, cantitatea de blocuri, gradul de precizie, preîncărcare, ansamblu potrivit, etanșări, accesorii de lubrifiere, lungimea șinei și cantitatea de comandă. O mașină de inspecție de precizie poate utiliza o configurație de ghidare mai scumpă decât o mașină CNC de bază.
Dimensiunile ghidajelor de tip HIWIN pot fi folosite pentru a selecta un înlocuitor DLY?
Seria de ghidaje DLY utilizează dimensiuni și structuri de bloc comparabile cu sistemele de tip HIWIN utilizate în mod obișnuit. Cu toate acestea, înlocuirea trebuie confirmată folosind modelul complet, lățimea șinei, înălțimea ansamblului, distanța dintre orificiile de montare, lungimea blocului, preîncărcarea, precizia și opțiunile de etanșare, în loc să presupunem că fiecare produs este interschimbabil automat.
Contactați DLY
Trimiteți DLY desenul mașinii dvs., masa în mișcare, forța de tăiere sau proces, aranjarea șinelor, cursa, viteză, precizie, preîncărcare, etanșare și cerințe de viață. Vă putem ajuta să comparăm structurile de ghidare HD, ED, RD și MD pentru mașini CNC și echipamente industriale generale.
E-mail: export@dlybearing.com
