Виды направляющих для станков: Направляющие, их виды и конструктивные особенности

ТИПЫ НАПРАВЛЯЮЩИХ

Направляющие в основном классифицируются по характеру трения между соприкасающимися поверхностями рабочего элемента:
(a) Направляющие с трением скольжения
(b) Направляющие с трением качения

Наиболее распространенные Используемые формы направляющих элементов направляющих:

(i) V-образный

(ii) Плоский тип

(iii) Тип «ласточкин хвост»

(iv) Круглый или цилиндрический тип.

V-образные или перевернутые V-образные направляющие:

• Они широко используются на станках, особенно на станинах токарных станков.
• Преимущество этого заключается в том, что параллельность направляющей с осью шпинделя не подвержена износу. Когда верхний элемент оседает на нижний элемент, происходит замыкание, и это автоматически поддерживает выравнивание.
• Таким образом, с клиновидной направляющей не требуются укосины, чтобы компенсировать зазор, вызванный износом.

Плоские направляющие и направляющие типа «ласточкин хвост»:

• Плоские направляющие или направляющие типа «ласточкин хвост» используются на станках с ЧПУ.
• Плоские направляющие имеют лучшую несущую способность, чем другие направляющие.
• После некоторого периода использования может произойти износ из-за скольжения поверхностей друг относительно друга. Стрелы используются для обеспечения точной установки ползуна как на плоскую направляющую, так и на направляющую типа «ласточкин хвост».
• Стрелы имеют коническую форму и могут регулироваться для уменьшения чрезмерного зазора, вызванного износом.
• Металлический контакт на клиновидных, плоских направляющих и направляющих типа «ласточкин хвост» обычно выполнен из чугуна с чугуном.
• Чугун может подвергаться термообработке для повышения твердости и шлифовке поверхности для получения требуемой точности.

Цилиндрические направляющие:

• В цилиндрических направляющих отверстие в корпусе каретки обеспечивает опору по всему периметру направляющей.
• Для относительно коротких траверс и небольших нагрузок очень эффективны цилиндрические направляющие.
• Ограничение использования этих направляющих для длинных траверсов заключается в том, что если направляющая балка опирается только на каждый конец, она может провиснуть или прогнуться в центре пролета под нагрузкой.

Антифрикционные линейные направляющие (LM):

Антифрикционные линейные направляющие используются на станках с ЧПУ для:

(a) уменьшения износа
(b) улучшения плавности движения
(c) уменьшения трение
(d) Снижение тепловыделения.

• Они используют элементы качения между подвижными и неподвижными элементами машины.

Это направляющие с трением качения.
Преимущества по сравнению с обычными направляющими.
1. Низкое трение по сравнению с направляющими скольжения
2. Равномерность движения даже на низких скоростях благодаря фактическому отсутствию явления прерывистого скольжения.
3. Высокая жесткость при предварительном натяге тел качения и
4. Возможность использования высоких скоростей движения.

• Основным недостатком этих направляющих по сравнению с фрикционными является их меньшая демпфирующая способность.

Явление прерывистого скольжения в направляющих станка

• В станке либо стол, удерживающий заготовку, либо седло, удерживающее режущий инструмент, движется очень медленно по соответствующим направляющим и в то же время подвергается большим силам, вызванным резанием и зажим. В таких случаях скольжения часто отмечается зависящее от времени прерывистое движение, которое вызывает последовательное залипание и проскальзывание ползуна через равные промежутки времени. Это регулярно повторяющееся движение известно как прерывистое движение.
• Установлено, что такое прерывистое движение на выходе ухудшает чистоту поверхности и точность размеров изделия, а также снижает общий срок службы станка и режущих инструментов.
• Поэтому для удовлетворительной производительности обработки необходимо устранить или уменьшить прерывистое движение. Для этого необходимо знать характеристики прерывистого скольжения и роль в них различных параметров.
• Основными факторами, ответственными за прерывистое движение при низкой скорости и больших усилиях, являются упругость элементов скольжения и характеристики трения на поверхностях скольжения.

Преимущества направляющих с линейным перемещением:

Ниже перечислены преимущества направляющих LM, из-за которых возрастает потребность в высокоточной работе:

1. Высокая точность позиционирования – Когда груз перемещается по направляющей LM, фрикционный контакт между грузом и столом кровати является контактом качения. Коэффициент трения составляет всего 1/50 от традиционного контакта.

2. Долгий срок службы с высокой точностью движения – При использовании традиционных направляющих ошибки в точности вызваны встречным потоком масляной пленки. Недостаточная смазка вызывает износ между контактными поверхностями. Напротив, контакт качения имеет небольшой износ, поэтому машины могут достигать длительного срока службы с точностью движения.

3. Высокоскоростное движение возможно при малой движущей силе Направляющие LM имеют небольшое сопротивление трению, для перемещения груза требуется лишь небольшое усилие.
4. Одинаковая грузоподъемность во всех направлениях Направляющие LM могут воспринимать нагрузку как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.
5. Простая установка – Установить линейную направляющую довольно просто. Шлифование или фрезерование поверхности станка в соответствии с рекомендуемой процедурой установки и затяжка болтов с требуемым крутящим моментом могут обеспечить высокоточное линейное перемещение.
6. Легкая смазка
7. Взаимозаменяемость

Применение направляющих: 

Ниже приведены некоторые области применения направляющих LM:

1. Используется в обрабатывающем центре с ЧПУ На рис. получение высокой точности и Precision Motion.

2. Область применения линейных направляющих очень обширна, например, оборудование для автоматизации, тяжелое транспортное оборудование, инструмент для тяжелой обработки, шлифовальный станок с ЧПУ,

3. Крупногабаритный планировочный станок и обрабатывающий центр, требующий высокой жесткости и большой нагрузки.

4. Машина для литья под давлением.

5. Токарный станок с ЧПУ.

6. Промышленные роботы

7. Полупроводниковые машины — сверлильщик печатных плат

8. Другие машины — измерительные машины, транспортировочные машины, сварочные машины, медицинское оборудование, испытательное оборудование и т. д.

9. Может также использоваться в алюминии Экструзионный пресс.

10. Доступны различные производственные каталоги для выбора направляющих LM для конкретного станка.

Электронная почта

Печать

Твитнуть

Последние сообщения

Сосуды под давлением – детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

Введение в Сосуды под давлением Сосуды, резервуары и трубопроводы, которые транспортируют, хранят или получают жидкости, называются сосудами под давлением. Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…

Продолжить чтение

Шарнирное соединение – детали, схема, расчет конструкции, применение

Шарнирное соединение Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку. Шарнирный шарнир…

Продолжить чтение

Линейная направляющая. Какой из них наиболее подходит для моего приложения?

Предыдущий Следующий

Какая линейная направляющая лучше всего подходит для моего применения?

Привет, Мекатронитцы!

Добро пожаловать в очередной выпуск блога SINADRIVES

Январь 2021

В нашей повседневной жизни перемещение любого объекта в пространстве должно быть управляемым, иначе он просто упадет на пол. Раздвижная дверь в ваш офис, движущаяся каретка на линейной сцене или защитная дверь фрезерного станка — все это примеры управляемых движений. Основная функция направляющей — ограничение степеней свободы данного движущегося объекта. Сегодня мы поговорим в общих чертах о линейных направляющих, используемых в промышленности. Благодаря широкому предложению, доступному на рынке, линейные направляющие теперь доступны для многих бюджетов.

Линейные направляющие можно разделить на две основные группы: контактные линейные направляющие (когда есть физический контакт между направляющей и блоком) и бесконтактные направляющие (когда нет контакта между двумя частями). Большая разница между ними заключается в износе контактных направляющих и их необходимом обслуживании.

1. Контактные линейные направляющие

Существует несколько типов линейных направляющих с роликовыми подшипниками: плоские роликовые направляющие, готические арочные направляющие и направляющие V-образного типа. Это рельсы для любого типа управляемого движения, обеспечивающие простоту, доступность и низкие эксплуатационные расходы (см. Рисунок 1). Одной из главных особенностей таких систем является их надежность, так как грязная среда не повлияет на их нормальное функционирование. Еще одной особенностью является их выравнивание, так как их установочная поверхность не должна быть точной, т. е. они допускают несоосность, что упрощает как установку рабочего стола, так и процесс монтажа и регулировки. Кроме того, они очень просты в обслуживании, поскольку работают относительно хорошо, даже если направляющая недостаточно смазана. К недостаткам можно отнести их низкую точность, плохую жесткость, появление люфтов после обслуживания и малый срок службы при использовании в динамических условиях, так как высокие ускорения препятствуют правильному движению роликов. Благодаря моменту инерции каток скользит по поверхности, а не катится, вызывая дополнительный износ точек старта и торможения.

Рисунок 1: Линейная направляющая с роликовыми подшипниками. Источник: Hepco

Этот тип направляющих очень популярен в настоящее время благодаря простоте монтажа. Стандартизация размеров и измерений у разных производителей сделала их легко взаимозаменяемыми. Кроме того, они поставляются с очень конкурентоспособными сроками доставки и ценами.

В настоящее время существует два типа рециркуляционных линейных роликовых направляющих: направляющие с втулками (для которых требуется цилиндрический калиброванный стержень) и шариковые направляющие с блоками, которые более широко используются производителями машин. К преимуществам этих типов направляющих относятся их грузоподъемность, повышенная жесткость, исключительная точность и длительный срок службы (см. рис. 2). Сборка этих направляющих проста, так как их компактный размер означает, что они не занимают много места на монтажном верстаке. Одним из интересных вариантов является шариковая цепь: это разделитель, который гарантирует, что шарики внутри блока не соприкасаются друг с другом, что снижает шум, износ и необходимость обслуживания. Направляющие рекомендуются для высокоскоростных применений, но особенно при высоких ускорениях до 100 м/с ² . Существуют различные варианты покрытия и широкий спектр типов жалюзи для требовательных применений, например, в пищевой промышленности. К их недостаткам можно отнести необходимость установки этой системы на точном верстаке. Если это не может быть гарантировано, применение двух параллельных направляющих может привести к блокировке или скольжению с большими силами сопротивления; действительно, мы не должны забывать, что техническое обслуживание является ключевым моментом, и шариковая направляющая с рециркуляцией без смазки не будет работать должным образом из-за преждевременного износа.

Рисунок 2: Шариковая направляющая с рециркуляцией. Источник: Бош Рексрот

Что касается этого типа направляющих, существует два подкласса: направляющие с призматическими блоками и направляющие с поперечными роликами, первые из которых довольно часто используются в станках. Благодаря своей жесткости и точности направляющие с циркулирующими шарикоподшипниками обеспечивают выдающуюся производительность в самых требовательных приложениях механизации. Их легко монтировать и регулировать, что делает их очень популярными среди производителей тяжелой техники. С другой стороны, требуется очень точный верстак, если мы хотим выровнять две параллельные направляющие. Кроме того, рабочая скорость не может превышать 2 м/с (см. Рисунок 3/4).

Направляющие с поперечными роликами хорошо известны своим минимальным эффектом «проскальзывания». Отсутствие жалюзи допускает силу сопротивления ниже 1 Н. Чтобы предотвратить проскальзывание роликов, некоторые производители предлагают цепь, обеспечивающую синхронное движение роликов с направляющей. Эти типы направляющих регулярно используются в приложениях с коротким ходом от 0 до 300 мм и, как и в случае с другими направляющими подшипников, требуют высокоточного верстака для монтажа. Монтаж – дело тонкое, так как требует очень точной тонкой настройки за счет высокоточной регулировки с одной стороны направляющей. Неправильная регулировка может привести к преждевременному износу из-за чрезмерного предварительного натяга.

Рисунок 3/4: Линейные роликовые направляющие: призматическая блочная направляющая (слева, источник: THK) и направляющая с поперечными роликами (справа, источник: Schneeberger)

Возможно, это самые старые направляющие в истории техники. В настоящее время, благодаря современным синтетическим материалам, существует широкий ассортимент направляющих этого типа по очень низкой цене. Эти направляющие обычно применяются к системам с небольшим движением, например, к настройке формата. Решения некоторых производителей становятся менее надежными при работе в среде с грязью, пылью или другими агрессивными элементами. Тем не менее, этот тип направляющих обеспечивает выдающуюся производительность на низких скоростях. Их грузоподъемность высока и пропорциональна площади контакта, что означает необходимость увеличения этой поверхности в случае больших нагрузок. Дополнительным преимуществом полимерной фрикционной направляющей является то, что она не требует обслуживания, так как работает всухую, ведь наличие смазки может привести к преждевременному износу. Некоторые недостатки связаны с самим трением: коэффициент трения в большинстве случаев выше 0,2 мкм, что требует создания более крупных рабочих механизмов, поскольку в процессе трения теряется пятая часть силы. Высокоскоростные приложения не могут быть разработаны с фрикционными направляющими, так как они быстро изнашиваются. Эти направляющие имеют некоторый зазор, и если его компенсировать, результатом будет большее трение и дальнейший износ (см. Рисунок 5).

Рисунок 5: Направляющие трения. Источник: Igus

2. Бесконтактные направляющие, не требующие ношения и обслуживания

Этот тип является самым простым из всех с точки зрения трибологии. Блок парит над поверхностью и, таким образом, обеспечивает коэффициент трения 10 ^-7 и ускорение до 300 м/с ² , что делает его очень подходящим для динамических применений. Еще одним большим преимуществом является точность: если поверхность монтажного стола в высокой степени точная и ровная (напоминаем читателям, что для сборки этих типов направляющих больше всего подходят гранитные верстаки). Эти направляющие обеспечивают исключительную точность движений. Давление воздуха может варьироваться от 5 до 6 бар, что в настоящее время доступно почти в каждой отрасли промышленности (см. Рисунок 5). Под этим давлением блок парит над поверхностью на высоте около 2-5 микрон. Наиболее известным преимуществом этого руководства является то, что оно не требует фактического ношения и обслуживания. В результате получается направляющая, способная выдерживать самые суровые условия работы. Мы можем выделить приложения с очень коротким ходом в испытательных машинах, даже с движениями всего в несколько микрон, а также с высокочастотными и высокодинамичными движениями. Из недостатков можно выделить необходимость абсолютно ровной поверхности без шероховатостей (т. е. ее необходимо регулярно выпрямлять), а также устойчивой к температуре и деформациям.

Рисунок 6: Воздушные подшипники. Источник: SINADRIVES

Этот тип направляющих очень популярен в станкостроении. Пространство между направляющей и блоком заполнено тонким слоем масла. Кажется, что он работает как направляющая для трения, но без физического контакта. Эта технология требует хорошей монтажной поверхности и точной настройки для обеспечения правильной работы. Это износостойкие, высокоточные направляющие. Его наиболее значительными преимуществами являются высокая стоимость и низкое предложение на рынке, что делает его малоизвестным среди многих инженеров и OEM-производителей (см. Рисунок 7).

Рисунок 7: Гидростатическая направляющая. Источник: INA Schäffler

Этот тип направляющих работает по принципу магнитной левитации. Существуют различные полюса отталкивания, которые составляют постоянный зазор между направляющей и блоком, что означает, что движущийся объект подвешен на магните. Эти направляющие обычно используются в чистых помещениях или в вакуумных установках, где другие типы направляющих неприемлемы. Самым большим недостатком таких направляющих является их цена, которая намного выше, чем у других типов (Рисунок 8)

Рисунок 8: Электромагнитные направляющие. Источник: SINADRIVES

3. Обобщая основные характеристики

В таблице 1 ниже приведены основные характеристики описанных линейных направляющих, сравнение их по производительности, стоимости, сборке и т.д.

Таблица 1 – Сравнение основных характеристик линейных направляющих, где – низкая характеристика, 0 средняя характеристика, + высокая характеристика и ++ исключительно высокая характеристика

На сегодня это все.