Která vodítka jsou lepší: posuvná nebo rolovací?

Vedení stroje zajišťují pohyb a požadovanou vzájemnou polohu pracovních orgánů. Při provozu vnímají hmotnost pracovních těles a zatížení od řezných sil. Přesnost zpracování dosažená na stroji přímo závisí na vlastnostech vodítek.

Vedení CNC strojů podléhá řadě požadavků. Musí poskytnout:

přesnost relativního pohybu pracovních orgánů a udržovat ji během stanovené doby provozu stroje;

minimální tření a opotřebení zařízení;

vysoká statická a dynamická tuhost;

rovnoměrný pohyb pracovních orgánů;

možnost nastavení mezery a napětí.

Vodítka by zároveň měla být snadno vyrobitelná a udržovatelná.

Obsah

Typy vodítek
Vlastnosti vodítek různých tvarů
Vodítka realizující kapalinové a plynové tření
Vedení pomocí valivých prvků
Kombinovaná vodítka
Vodící stráže
Doporučení
Typy vodicích strojů
Posuvná vedení
Hydrostatická vodítka
Hydrodynamická vedení
Aerostatická vodítka
Rolovací vodítka
Kombinovaná vodítka
Co dalšího potřebujete vědět o průvodcích
Jak vybrat vodítka pro stroj

Typy vodítek

Používají se kluzná, valivá a kombinovaná vedení. Podle charakteru tření se kluzná vedení dělí na vedení polotekutého tření, kapalinového (hydrostatického a hydrodynamického) a plynového tření (aerostatické). Valivá vedení se dělí podle typu valivých těles na kuličková, válečková a jehlová.

Každý typ průvodce má své vlastní charakteristiky a omezení. V některých případech se používají kombinovaná vodítka, která ve svém designu kombinují vlastnosti různých typů.

Vodítka se také vyznačují tvarem průřezu – obdélníkový, trojúhelníkový, lichoběžníkový (rybinový) a kulatý (válcový). Široce se používá kombinace různých forem.

Vlastnosti vodítek různých tvarů

Obdélníková vedení mají jednoduchý design a nastavení, jsou schopna absorbovat velké zatížení a jsou technologicky vyspělá ve výrobě.

Trojúhelníková vedení mají vlastnost automatického výběru vůle působením vlastní hmotnosti jednotky, ale úhlové uspořádání pracovních ploch komplikuje jejich výrobu a ovládání.

Lichoběžníková vedení jsou kompaktní, ale náročná na výrobu a ovládání. Jsou poměrně snadno nastavitelné, ale neliší se vysokou přesností.

Kulatá (cylindrická) vodítka se používají zřídka. V mužském provedení nejsou příliš tuhé kvůli průhybu tyčí, proto se nejčastěji používají s malou délkou zdvihu. V ženské variantě vznikají potíže s výrobou půlkruhového profilu.

Vodítka realizující kapalinové a plynové tření

Výhodou kluzných vedení s polotekutým třením je jednoduchost a kompaktní konstrukce, vysoká nosnost a tuhost, dobré tlumicí vlastnosti a relativně nízké výrobní a provozní náklady.

Jednou z významných nevýhod tohoto typu vedení jsou vysoké ztráty třením. Navíc třecí síly nejsou konstantní: hodnota statického tření se výrazně liší od třecí síly pohybu. Skoky se objevují při nízkých rychlostech pohybu uzlů, což je nežádoucí zejména u CNC strojů. Značné tření urychluje opotřebení vodítek a snižuje jejich životnost.

ČTĚTE VÍCE

Jak vypočítat podlahovou plochu místnosti v m2?

Pro omezení těchto negativních jevů se ve vedeních používají speciální oleje proti vyskočení a obložení z antifrikčních materiálů, jako je fluoroplast.

Vodítka s polotekutým třením je vhodné používat u velkých strojů, kde pohyblivé části mají velkou hmotnost a vysokou přesnost obrábění a není vyžadována vysoká třída drsnosti povrchu.

Nevýhody spojené s opotřebením a škubáním při pohybu postrádají vedení, ve kterých je implementováno fluidní tření. Dosahuje se ho buď hydrodynamickým efektem (efekt plovoucí pohyblivé jednotky), nebo přívodem maziva pod tlakem mezi třecí plochy.

Hydrodynamická vedení se dobře osvědčila u hoblíků a rotačních fréz se svými relativně vysokými posuvnými rychlostmi. V okamžiku zrychlení a zpomalení pohyblivé jednotky dochází k porušení tření kapaliny – to je nevýhoda hydrodynamických vedení.

V hydrostatických vedeních, ve kterých je olej přiváděn pod tlakem, je kapalinové tření realizováno bez ohledu na kluznou rychlost. Díky tomu mají hydrostatická vedení širší uplatnění, a to i v přesných obráběcích strojích a CNC zařízeních. Obsluha tohoto typu vodítka je obtížnější než u ostatních popsaných typů. K práci potřebují zařízení na zásobování, filtrování a sběr oleje.

Princip činnosti aerostatických vedení (s plynovým mazáním) je podobný jako u hydrostatických vedení, avšak místo kapaliny je do pracovní mezery pod tlakem přiváděn vzduch. Vyznačují se minimálním třením, vysokou přesností polohování a odolností. Jejich nosnost, tuhost a dynamické vlastnosti jsou přitom poněkud nižší než u ostatních typů vodítek.

Vedení s kapalinovým třením je tedy vhodnější použít pro obráběcí stroje s vysokou přesností a vysokou třídou drsnosti, například v bruskách.

Vedení pomocí valivých prvků

Výhody rolovacích vodítek ve srovnání s již diskutovanými:

nízké ztráty třením (malá posuvná síla);

hladký pohyb pracovního těla při nízkých rychlostech;

vysoká přesnost instalačních pohybů;

nedostatek plovoucího pracovního těla při vysokých rychlostech pohybu;

vysoká přesnost spolehlivost s dobrou ochranou proti znečištění;

nízká tvorba tepla během provozu;

Použití kalených ocelových vodítek s předpětím umožňuje eliminovat mezery a poskytnout dostatečně vysokou tuhost při relativně vysoké nosnosti.

Vodítka mohou používat kuličkové, válečkové a jehlové valivé prvky. Kuličková tělesa mají oproti válečkovým menší styčnou plochu, což snižuje jejich nosnost, ale i celkovou tuhost. Tento typ valivých těles je častější u malých strojů s relativně nízkou hmotností pohyblivých součástí. Válcová valivá tělesa se používají ve velkých obráběcích strojích a vysoce zatížených jednotkách.

ČTĚTE VÍCE

Jaký by měl být otvor ve zdi pro digestoř?

Konstrukčně se odlišují vedení bez vracení valivých těles a s vracením speciálním kanálem nebo při válcování v uzavřeném prostoru.

Mezi nevýhody těchto vodítek patří vysoká cena, pracnost při výrobě a složitost instalace.

Dnes jsou valivá vedení nejběžnější a nacházejí se téměř ve všech typech obráběcích strojů.

Kombinovaná vodítka

U CNC strojů lze použít kombinovaná valivé-posuvná vedení. Spojují výhody kluzných vedení (jednoduchost a kompaktní provedení, dobré tlumení vibrací, nižší cena) a valivých vedení (nízké ztráty třením, vysoká odolnost proti opotřebení, žádné přeorientování pracovního tělesa při zpětném chodu atd.) Nevýhody kombinovaných konstrukcí také dědí od obou typů průvodců .

Někdy se k vytvoření uzavřených hydrostatických ložisek používá kombinace hydrostatických ložisek a valivých vedení. Odpružené válečky zajišťují spolehlivé uzavření hydrostatických ložisek i při absenci stálého vnějšího zatížení.

Vodící stráže

Spolehlivá ochrana vodítek před nečistotami, malými třískami a abrazivním prachem je klíčem k jejich životnosti. Jak již bylo uvedeno, valivá vedení jsou nejcitlivější na znečištění.

Jako ochranná zařízení se používají:

stacionární lité nebo svařované štíty upevněné na pohyblivém pracovním tělese;

teleskopické štíty sestávající ze vzájemně pohyblivých štítů s těsněním ve spojích (používané u strojů s dlouhým zdvihem);

ochranné pásky z různých materiálů (ocel, textil-vinyl, zesílený polyamid atd.);

kožešiny ve tvaru harmoniky z různých polymerních materiálů.

Volba ochranného zařízení závisí na konkrétních pracovních podmínkách a konstrukčních vlastnostech vedení a stroje jako celku.

Doporučení

Při výběru stroje je třeba věnovat zvláštní pozornost typu vodítek, protože na tomto uzlu závisí přesnost a životnost zařízení.

Při výběru velkého stroje pro hrubé hrubovací práce, které nevyžadují velkou přesnost, stojí za zvážení polotekutá třecí vedení, protože jsou pro tento typ práce více přizpůsobena, a proto vydrží mnohem déle.

Pokud je pro dokončovací a hrubovací práce vyžadována dostatečně vysoká přesnost, pak se vyplatí zvolit vodítka s valivými prvky.

Při dokončování, které vyžaduje přesnost přesnosti a vysokou třídu drsnosti povrchu, by měla být zvolena vodítka s kapalinovým třením.

Vodítka pro obráběcí stroje jsou jednotky, které zajišťují pohyb obrobku a pracovních částí stroje po dané dráze pro dosažení požadované vzájemné polohy během procesu zpracování.

Hlavními částmi jednotky jsou profilové vedení a po nich se pohybující pohyblivé jednotky, které nesou pracovní prvky stroje. Konstrukce těchto jednotek i zajištění pohybu po nich jsou různorodé a odpovídají realizaci konkrétních kovoobráběcích úkolů.

ČTĚTE VÍCE

Jak vybrat velikost zrcadla do chodby?

Přesnost zpracování na kovoobráběcím stroji závisí na vlastnostech a kvalitě vodítek. Proto jsou na ně kladeny následující požadavky:

vysoká nosnost a odolnost proti opotřebení;
vysoká přesnost pohybu a polohování;
rovnoměrný pohyb při nízkých rychlostech, bez skoků;
tuhost a nedostatek vibrací;
minimalizace třecí síly;
udržitelnost.

Vedení vysoce přesných CNC strojů jsou upevněna s takovou mírou spolehlivosti, aby byly vyloučeny i minimální posuny při provozu zařízení – pod vlivem hmotnosti, pohybu nebo vibrací pracovních jednotek.

Typy vodicích strojů

V kovoobráběcích strojích jsou instalována kluzná, valivá a kombinovaná vedení, která kombinují oba typy. Na druhé straně jsou hlavní typy vodicích strojů rozděleny do několika typů, z nichž každý má své vlastní vlastnosti, klady a zápory.

Pro snadnější vnímání zobrazujeme klasifikaci v tabulce.

Podívejme se na vlastnosti každého typu vodítek.

Posuvná vedení

Povrch kluzných vedení je v přímém kontaktu s jednotkami, které se po nich pohybují. Působení značných třecích sil způsobuje jejich zrychlené opotřebení. Jejich práci navíc značně ovlivňuje rozdíl mezi třecí silou v klidu a třecí silou při pohybu – při nízkých rychlostech dochází k pohybu jednotek křečovitě.

Ke snížení vlivu třecích sil se používají valivé plastové obložení a další techniky, zejména kapalná a plynná média, to znamená hydrostatická, hydrodynamická a aerostatická vedení.

Hydrostatická vodítka

Zajistěte rovnoměrný a přesný pohyb pomocí olejového mazání. Jsou vybaveny speciálními olejovými kapsami, kam je mazivo přiváděno pod tlakem a vytékající tvoří olejovou vrstvu požadované tloušťky po celé délce styčných ploch.

Použitím olejového mazání lze výrazně snížit vibrace, což je dobře patrné ze stavu vodní hladiny u skel instalovaných na jednoduchých lineárních a hydrostatických kluzných vedeních

výhody:

odolat značnému zatížení;
dokonale tlumí vibrace;
může pracovat ve znečištěných podmínkách.

nevýhody:

komplexní mazací systém;
nutnost použití speciálních svorek pro umístění jednotky do požadované polohy;
potřeba hydraulického zařízení pro přívod, cirkulaci, filtraci a odvod oleje;
náročná instalace a zvýšené nároky na údržbu;
vysoké náklady.

Navzdory výhodám, kvůli složitosti zařízení a vysoké ceně, nejsou hydrostatická vedení široce používána.

Hydrodynamická vedení

Provoz těchto jednotek je založen na principu „plovoucí“ pohyblivé jednotky. Olej vyplňuje mezery mezi mazacími drážkami na pracovních plochách vodítek, v důsledku čehož při pohybu jednotek jsou třecí plochy odděleny vrstvou kapaliny.

výhody:

účinné snížení tření;
tlumení vibrací;
snížené opotřebení.

nevýhody:

dobrý výkon pouze při významných klouzavých rychlostech;
Potíže s akcelerací a brzděním.

ČTĚTE VÍCE

Ve kterém městě v Americe žijí nejbohatší lidé?

Aerostatická vodítka

Fungují na vzduchovém – plynovém mazání. Konstrukčně podobné hydrostatickým: mají kapsy, do kterých je přiváděn vzduch pod tlakem. To znamená, že mezi plochami vedení a pohybovanou jednotkou nevzniká olejová, ale vzduchová vrstva.

výhody:

nejnižší tření;
přesné umístění;
spolehlivá fixace;
životnost.

nevýhody:

nízká nosnost;
slabá tlumicí schopnost (horší tlumení vibrací);
vzduchové průchody a mezery se snadno ucpou.

Konstrukčně se kluzná vedení dělí na trojúhelníková, obdélníková a lichoběžníková. Existují také „krabicové“ uzly, jako je BoxWay, SlideWay a „box-in-box“ – Box-in-box.

Trojúhelníková a obdélníková vedení se používají především u soustruhů s přímým ložem. „Krabicová“ a pravoúhlá vedení se používají jako vertikální vedení ve vertikálních soustruzích a také u horizontálních vyvrtávaček. Instalují se také do frézovacích obráběcích center. A modely Box-in-box se používají pro osy Z u těžkých strojů, jako jsou portálové frézky.

Rolovací vodítka

Jednotky tohoto typu se začaly poprvé používat v polovině dvacátého století na bruskách, souřadnicových vyvrtávačkách a dalších přesných strojích, kde byly vyžadovány malé přesné pohyby do 0,001 mm. Takové pohyby bylo obtížné realizovat na posuvných vedeních kvůli skokům.

Vodítka tohoto typu jsou dnes nejžádanější pro CNC frézy a soustruhy na kov, protože jejich použití umožňuje dosáhnout požadované produktivity na strojích s výrazně nižším výkonem – až 10x.

Jednotka se skládá z vodicí kolejnice s broušenou montážní plochou a oběžnými dráhami, dále z vozíku s valivými prvky, jejich oběžníky a těsněními.

Vnitřní struktura valivého vedení (válečkové a kuličkové typy valivých těles)

V závislosti na tom, které valivé prvky jsou použity, existují:

kuličková vedení;
válečková vedení.

U jednotek prvního typu je kontakt třecích ploch bodový, což je optimální pro dynamické zatížení: vysokorychlostní zpracování, časté změny směru pohybu. Kuličková vedení se používají ve frézkách a soustruzích se šikmým ložem.

U jednotek druhého typu je kontakt třecích ploch lineární (podél tvořící přímky válce). Taková vodítka se vyznačují vyšší tuhostí a nosností. Válečková vedení se používají u portálových strojů, horizontálních frézek, frézovacích obráběcích center, soustruhů se šikmým ložem a vertikálních soustruhů.

Hlavní výhody rolovacích vodítek:

minimální tření;
vysoká plynulost pohybů bez skoků;
vysoká rychlost pohybu a rychlé zrychlení;
ve vhodném provedení poskytují vysokou nosnost, tuhost a odolnost systému a také vysokou udržovatelnost

odolnost vůči znečištění;
relativně nízké tlumení;
vysoké náklady.

Ve většině ohledů, s výjimkou schopnosti tlumení, jsou valivá vedení lepší nebo srovnatelná s kluznými vedeními. A co je nejdůležitější, umožňují extrémně přesné malé instalační pohyby, což je u moderních CNC strojů velmi důležité.

ČTĚTE VÍCE

Kam jít privatizovat pozemek pod garáží?

Mnoho výrobců dnes vyrábí soustruhy s valivými vedeními. Například společnost Neway CNC Equipment souběžně s uvedením řady SC strojů s kluznými vedeními uvedla speciálně pro naše zákazníky na trh aktualizovanou řadu PC (Promoil Configuration) s valivými vedeními.

Nahrazení kluzného tření valivým třením umožnilo zvýšit třídu přesnosti polohování, rychlost zpracování a přesnost. Navíc jsou taková vodítka odolnější a opravitelná.

Kombinovaná vodítka

V takových uzlech je klouzání podél některých ploch kombinováno s rolováním podél jiných. Jsou rozšířené a kombinují klady a zápory dvou typů uzlů.

Obvykle jsou valivé podpěry instalovány ve směru, který určuje přesnost, a posuvné podpěry jsou instalovány kolmo k hlavním složkám řezných sil.

Co dalšího potřebujete vědět o průvodcích

Tvar vodicí hřídele může být lineární nebo kruhový.
Materiály vedení stroje jsou litina a ocel s vysokou tvrdostí, například jakost 40X s kalením HFC (vysokofrekvenční proudy).
Litina se používá při výrobě kluzných vedení, která jsou integrální s rámem.
Ocel se používá k výrobě odnímatelných a nadzemních jednotek.
Vodítka jsou umístěna vodorovně, svisle a šikmo.
Uzly jsou upevněny po celé délce nebo pouze na koncových částech.
Požadavky na přesnost výroby jsou vysoké – povolená odchylka je 0,2 mm na délku 1 metr.
Důležité je kvalitní broušení strojních vodítek.
Přípustná drsnost a celkové rozměry jsou regulovány a stanoveny na základě pracovního zatížení.

Jak vybrat vodítka pro stroj

Větší rozmanitost průvodců někdy vede do slepé uličky, abyste pochopili, která možnost bude pro vás optimální, podívejte se na naše souhrnné tabulky a vyberte si tu správnou.

Při výběru vodítek se zaměřujeme na prováděné operace.

Pohyb nástroje vzhledem k obrobku

Soustružnický stroj

Frézka

Operace

Optimální vodítka

Operace

Optimální vodítka

Pro minimalizaci volnoběhu.

Lineární pohyby G01

Obrábění válcových, čelních ploch, drážek, válcových závitů.

Frézování konců a rovin.