Виды линейных направляющих их отличия и применение в фрезерно-гравировальных станках чпу. Метода по выравниванию базовых поверхностей под профильные направляющие для длинномеров Пример установки направляющей при наличии ударной нагрузки на станке, что пре

В настоящей статье за основу взяты рельсы THK серии LM, однако те принципы едины для всех видов профильных направляющих и могут быть применены к любым сериям рельсов THK и Hiwin, поэтому установка рельс HIWIN ничем не отличается от нижеизложенного процесса.

Маркировка главной направляющей и комбинированное использование

Все рельсы, установленные в одной плоскости, промаркированы одинаковым серийным номером. Из этих рельсов главный рельс имеет маркировку КВ после серийного номера. Базовая поверхность каретки на главном рельсе обработана до необходимой точности, благодаря чему поверхность может служить в качестве базовой установочной поверхности стола. (см. рис.)

Главная направляющая LM:

Вспомогательная направляющая LM

Направляющие нормального класса точности не имеют маркировки КВ. Поэтому любой из рельсов с одинаковыми серийными номерами может служить главным рельсом.

В направляющей базовая поверхность каретки противоположна поверхности, имеющей маркировку логотипа компании THK, а базовая поверхность рельса маркируется линией (см. рис. ниже).

Если необходимо изменить базовую поверхность рельса и каретки или повернуть в обратную сторону смазочный ниппель, укажите это.

Маркировка серийного номера и комбинированное использование рельса и кареток

Чтобы установка рельсовых направляющих была возможна и произведена корректно, обратите внимание на некоторые важные детали. Используемые вместе рельсы и каретка(-и) LM должны иметь одинаковый серийный номер. При снятии каретки с рельса и повторной установке каретки убедитесь, что их серийные номера совпадают, и номера направлены в одном и том же направлении.

Использование соединенных рельсов

При заказе длинного рельса требуемая длина будет получена с помощью соединения двух или более рельсов. При соединении рельсов убедитесь, что маркировка соединения, показан-ная на рисунке, расположена правильно:

При параллельном расположении двух направляющих с соединенными рельсами данные направляющие изготавливаются таким образом, чтобы они были совмещены осесимметрично.

Процедура установки

Пример установки направляющей при наличии ударной нагрузки на станке, что предъявляет высокие требования к жесткости и точности

Установка рельс (Hiwin и других брендов)

Установка кареток

Такой метод экономит время и обеспечивает прямолинейность рельса, а также позволяет избежать механообработки установочных штифтов, что значительно сокращает трудоемкость монтажа.

Пришлось перевозить станок из дома в цех, вся юстировка слетела, да и не нравился раний результат по выравниванию и установки направляющих.
Суть методы прост, натягиваем струны вдоль поверхности установки рельс, и заливаем каким-нибудь текучим полимером, ждем затвердевания и устанавливаем рельсу. В качестве заполнителя выбор пал на эпоксидную смолу, из плюсов малая усадка и доступность, твердость можно регулировать количеством отвердителя. Для натяга и выравнивания струн понадобилась кое какая оснастка. В качестве струн использовал проволоку электросварную 0,8 мм. Количество струн для 20 го профиля штук этак 14-16. Рельсу приклеивал к выровненной поверхности, тем самым убирал пустоты между поверхностью и рельсой. Выравнивание рельс по горизонтали контролировал по средством лески, хотя при натяжке струн можно предусмотреть выравнивающий бортик, из более толстой проволоки.
Результат удовлетворяет, субъективно 3+, в любом случае проще и точнее, нежели разного рода заливка по опалубке, подкладыванием фольги. Каретки едут плавно, точность установки во всех направлениях не менее 0,1 мм. на 2500 мм., но самое главное удалось избавится от блуждания по часовой и против часовой стрелки по оси движения каретки, отклонение составляли в пределах 0,3-0,4 мм. при высоте боковины 400 мм. от рельсы на всей длине направляющей т.е. 2500 мм., соответственно диагонали между боковинами оси Х не отличались в начале и конце стола.
Для тех кто захочет повторить эту затею следующие рекомендации:
Станина должна быть достаточно жесткой, т.к. каждую струну натягиваем под 30 кг., предел текучести у проволоки электросварной будет лежать между 600-1000 Мпа, т.е. 30-50 кг. мм. квадратный. Соответственно, 14 стун по 30 кг. получаем около 420 кг. натяжки. Хлипкую конструкцию может повести.
Стараемся преднатянуть проволоку равномернее.
От перепада по вертикали между струнами абсолютно избавится не удалось, ничего страшного, самое главное чтоб рельса лежала строго вдоль струн.
Не стоит максимально затягивать рельсу на выровненной поверхности, во избежание продавливание проволокой полимера.
Соблюдайте ТБ, при перенатяжке струна очень даже хорошо выстреливает, не лишним будет уложить что-нибудь в начале, посередине и в конце.
Соблюдаем зазор между струной и поверхностью, тем меньше- тем лучше, струна не должна касаться поверхности.
Вообщем и так слишком много буков, нюансов еще много.
Остальное в фото.

Фиксация проволоки

Натяг проволоки

Установка по уровню

Заливка проволоки

Многие отрасли промышленности сегодня используют станочное оборудование фрезерно-гравировальной группы. Практически каждое деревообрабатывающее предприятие, крупная мебельная фабрика или небольшая частная мастерская по изготовлению мебели, обязательно оснащается фрезерными центрами с ЧПУ.

Владельцы производств, при выборе оборудования, понимают, что выбрать и приобрести агрегат довольно сложно. Здесь необходимо учитывать очень много нюансов, которые помогут избежать при эксплуатации оборудования недоразумений и проблем.

Если принято решение купить фрезерный станок определенной модели, следует установить для него дальнейшие задачи, так, как при смонтированном оборудовании большинство опций настроить будет трудно, а порой и невозможно.

Если вы уже знаете, какая конструкция вам необходима, нужно выбрать еще и соответствующие комплектующие, в частности опорно-направляющую группу оборудования. От точности данного устройства и его геометрической целостности напрямую зависит качество производимой продукции.

Тип направляющих определяется еще на стадии конструирования станка и отображается в технической документации, прилагаемой к оборудованию. Все виды данного оборудования крепятся на неподвижном узле станка, и по ним перемещаются подвижные части.

Если в станке, в качестве направляющих, предусмотрены профильные рельсы , то удобство их применения заключается в том, что находящиеся в конструкции сальники, подшипники, пыльники, ниппели можно смазывать с помощью подключенной системы смазки.

Кроме того, профильные рельсы, закрепленные на станине, имеют специальные дорожки, в которых располагаются тела качения. Нагрузка на движущуюся по рельсам каретку с подвижными элементами станка, равномерно распределяется по дорожкам качения, устанавливая профиль соприкосновения шарика и рельсы в виде дуги.

Выбрав фрезерно-гравировальный станок с направляющими профильные рельсы, вы получите оборудование с отсутствием люфта или низким его показателем. При этом гарантируется высокая точность обработки, повышенная грузоподъемность, высокая износоустойчивость станочного агрегата.

Некоторые пользователи отмечают довольно высокую стоимость такого станка. Это связано с повышенным качеством данного вида продукции, что, соответственно, положительно влияет на качество конечного продукта.

Именно этот тип направляющих используют для выпуска станков, обеспечивающих высококачественное фрезерование, работая в предельных режимах.

Производители станков фрезерно-гравировального направления выпускают и конструкции, в которых направляющими служат полированные валы . Данный вид комплектующих сравнительно недорогой, поэтому модели таких станков стали более доступными из-за невысокой стоимости. Главное условие долговечности и прочности вала состоит в материале для изготовления. Предпочтительнее всего - высоколегированная сталь. Изделие должно пройти процесс индукционной закалки поверхности и специальную шлифовку.

При соблюдении этих условий полированные валы обладают идеально гладкой поверхностью, что обеспечивает их перемещение с наименьшей степенью трения. Правильно проведенная закалка обеспечивает долговечность конструкции в эксплуатации и прочную износоустойчивость.

Данный тип направляющих более надежный и простой в работе. Однако повышенная нагрузка на оборудование приводит к нагреванию поверхности при трении, а значит к потерям и снижению ресурсов узла.

Шлифовальные валы достаточно просты в монтаже. Для их крепления необходима ровная поверхность, на которую они крепятся в двух местах. Специалисты, работающие на этом оборудовании, отмечают данный способ крепления как один из его недостатков. Отмечается также недолговечность оборудования и высокий градус люфта у втулок.

Крепление портальных станков должно быть жестким по отношению к поверхности стола. При обработке материала могут возникнуть погрешности, вследствие того, что направляющие будут искривляться вместе с поверхностью стола из-за повышенной нагрузки.

Используются направляющие круглого профиля в местах с пониженной активностью перемещения. Связано это с отсутствием систем для внутренней смазки, поэтому выполняется данная операция вручную.

Полированные валы применяются в станочном оборудовании длиной около 1 метра. Это связано с возможным провисанием конструкции, что обязательно негативно скажется на конечном результате производства. При моделировании нагрузки на вал необходимо и соблюдение соотношения длины комплектующего элемента к его диаметру. Данное соответствие обеспечивает более точные линейные перемещения.

В некоторых моделях движущиеся каретки устанавливают на цилиндрические рельсы . Данный тип направляющих обеспечивает отсутствие прогиба при движении каретки. Эта функция связана с применением специального крепления, фиксирующего направляющую на станине. Шариковые втулки, помещенные в алюминиевый цилиндр, удерживаются с помощью пружинных колец. Вес направляющих достаточно низкий из-за применения алюминия. При работе наблюдаются невысокие потери при трении, отмечается и высокая точность обработки при плавном движении.

Цилиндрические рельсы опираются на станину по всей длине. Поэтому при их использовании не наблюдается провисание, к тому же, увеличивается грузоподъемность. Однако следует отметить, что каретки, установленные на этот тип направляющих, воспринимают нагрузки, направленные в разные стороны неодинаково. Это связано с устройством шариковых втулок, замкнутых по контуру. Практика доказывает, что иногда оборудование, установленное на цилиндрические направляющие, не показывают высокую точность.

Конструкция из подвижных узлов станка, установленных на цилиндрические рельсы, должна с высокой точностью позиционировать и обеспечивать требуемое качество. Данный вид направляющих может выполнять эти требования только при небольших нагрузках, соответственно, показатель грузоподъемности будет невысокий. Поэтому цилиндрическое направляющее оборудование используют при конструировании фрезерных станков более упрощенного типа, которые устанавливают в мастерских и на производствах с небольшими объемами выпускаемой продукции.

Вот мы плавно и добрались до третьей, заключительной руководства по созданию ЧПУ станка. Она будет насыщена полезной информацией о настройке электроники, программы управления станком, и калибровке станка.
Запаситесь терпением – букв будет много!

Программное обеспечение

Так как у нас не получится в полной мере проверить собранный контроллер без компьютера с настроенной программой управления станка, вот с неё и начнём. На этом этапе никакие инструменты не понадобятся, нужны лишь компьютер с LPT портом, руки и голова.

Существует несколько программ для управления ЧПУ станком с возможностью загрузки управляющего кода, например, Kcam, Desk CNC, Mach, Turbo CNC (под DOS), и даже операционная система оптимизированная для работы с ЧПУ станком – Linux CNC.

Мой выбор пал на Mach и в статье я буду рассматривать только эту программу. Поясню свой выбор и опишу несколько достоинств этой программы.

Mach присутствует на рынке несколько лет и зарекомендовал себя, как очень достойное решение для управления ЧПУ станком.
- Большинство используют именно Mach 2/3 для управления своим домашним станком.
- По причине популярности, в сети Интернет довольно много информации о этой программе, возможных проблемах и рекомендации, как их исправить.
- Подробный мануал на русском языке
- Возможность установки на слабый. У меня Mach 3 установлен на Celeron 733 с 256Мб оперативки и при этом всё замечательно работает.
- И главное – полная совместимость с Windows XP, в отличие от, например Turbo CNC, которая заточена под DOS, хотя TurboCNC ещё менее требовательна к железу.

Думаю, этого более чем достаточно для того, чтобы остановили свой выбор на Mach_e, но никто не запрещает попробовать и другой софт. Возможно он вам больше подойдет. Следует упомянуть ещё факт наличия драйвера совместимости с Windows 7. Пробовал я эту штуковину, но получилось не совсем хорошо. Возможно по причине усталости системы – ей уже два года и заросла всяким ненужным мусором, а Mach рекомендуют устанавливать на свежую систему и использовать этот компьютер только для работы со станком. В общем вроде бы всё работает, но моторчики регулярно пропускают шаги, в то время как на компьютере с ХР та же версия Мача ведёт себя замечательно.

Рассмотрим только ось Х., а оставшиеся вы сами настроите по тому же принципу. Параметр Steps per указывает за сколько шагов ваш двигатель делает полный оборот. Стандартный ШД имеет шаг равный 1,8 градуса т.е. мы 360 гр (полный оборот) делим на 1,8 и получаем 200. Таким образом мы нашли, что двигатель в режиме ШАГ проворачивается на 360 гр за 200шагов. Это число и записываем в поле Steps per. Соответственно в режиме ПОЛУШАГ будет не 200, а в 2 раза больше – 400шагов. Что писать в поле Steps per, 200 или 400, зависит от того в каком режиме находится ваш контроллер. Позже, когда будем подключать к станку и калибровать, мы этот параметр изменим, но пока ставьте 200 либо 400.

Velocity – задаётся максимальная скорость передвижения портала. У меня для надежности стоит 1000, но при работе я уменьшаю или увеличиваю её прямо на ходу в главном окне Мача. А вообще, сюда рекомендуют вписывать число на 20-40% меньше от максимально возможной, которую способен выдать ваш двигатель без пропуска шагов.

Пункт Acceleration – ускорение. Значение, вписываемое в эту строку, как и скорость зависит от вашего двигателя и блока питания. Слишком маленькое ускорение значительно увеличит время обработки фигуры сложной формы и рельефа, слишком высокое увеличивает степень риска пропуска шагов при старте т.к. двигатель будет рвать с места. В общем этот параметр выставляется экспериментальным путем. Из своего опыта 200-250 оптимальное значение.

Step pulse и Dir pulse . От 1 до 5, но может быть и больше. В случае, если ваш контроллер не совсем хорошо собран и тогда стабильная работа возможна при большем временном интервале.

Забыл сказать, что скорее всего каждый раз при запуске Мача у вас будет мигать кнопка Reset. Жмакните по ней, иначе она ничего не позволит сделать.

Уфф. Ну теперь давайте попробуем загрузить управляющую программу, пример которой можете скачать в конце статьи. Нажимаем кнопку Load G-Code либо идем в меню File/Load G-Code кому как удобнее и появляется окно открытия управляющей программы.

УП представляет собой обычный текстовый файл, в котором в столбик записаны координаты. Как видно в списке поддерживаемых типов файлов есть формат txt, следовательно его можно открыть и отредактировать обычным блокнотом, как и файлы с расширением nc, ncc, tap. Подправить G-код можно и в самой программе, нажатием кнопки Edit G-Code .

Загружаем УП и видим, что в левом окне появился код, а в правом очертания фигуры, которую будем вырезать.

Для запуска обработки осталось лишь нажать зеленую кнопку Cycle Start , что мы и делаем. В окне координат побежали цифры, а по картинке поехал виртуальный шпиндель, значит процесс обработки успешно начался и наш виртуальный (пока) станок начал обрабатывать деталь.

Если вам по какой-то причине нужно приостановить работу станка – нажимаем Stop. Для продолжения снова нажать Cycle Start и обработка продолжится с того же места. Я так несколько раз прерывался во время дождя, когда нужно было отключить и накрыть станок.

Изменение скорости осуществляется кнопками «+» «-» в колонке Feed Rate , и изначально равно 100% от скорости, выставленной в Motor Tuning. Здесь же можно подстроить скорость передвижения портала под определёные условия обработки. Скорость регулируется в очень большом диапазоне от 10 до 300%.

Вот в принципе и всё о настройке Mach3, надеюсь, что ничего не забыл. Немного позже, когда будем калибровать и запускать станок я расскажу ещё о некоторых нужных настройках. А сейчас возьмите чай, кофе, сигарету (кому что по душе) и устройте себе минутку отдыха, чтобы с новыми силами и свежей головой приступить к настройке электроники станка.

Это желательно делать с установленным шпинделем т.к. вряд ли у вас в домашних условиях получится изготовить абсолютно ровное крепление шпинделя и также ровно прикрутить его к оси Z.

Допустим вы сейчас выровняете ось Z, а когда сделаете крепление и установите шпиндель, удивитесь как криво он там будет располагаться. Первое, что нужно сделать – закрепить в патроне сверло или фрезу. Теперь переводим портал в любое место нашего рабочего (координатного) стола и смотрим угольником есть ли у нас 90 градусов между столом и фрезой. В зависимости от конструкции крепления шпинделя и самой оси Z, корректируете положение фрезы, и добившись желаемого результата фиксируете шпиндель в таком положении.

Ну и ещё одна подстройка – проверка того может ли ваш станок нарисовать прямой угол, когда вы ему это прикажете сделать. Иначе у вас может получиться вот что.

Для себя я вывел два способа, как это можно проверить и подрегулировать, опишу их оба.
1 - Это самая универсальная фреза – обломанное и переточенное сверло 3 мм. За неимением других фрез, используется как для черновой, так и для чистовой обработки. Огромный плюс этой фрезы её дешевизна, из минусов: не получается правильно заточить, и очень ограниченный ресурс. Буквально пара небольших картинок, после чего она начинает жечь дерево. Из всего этого вытекает не очень хорошее качество выполненной работы с последующей обязательной доработкой наждачкой, причем шкурить придётся довольно много.
2 - Прямая двухзаходная фреза 3,175 и 2 мм. Применяется в общем-то для снятия чернового слоя небольших заготовок, но при необходимости можно использовать и как чистовую.
3 - Конические фрезы 3, 2, и 1,5 мм. Применение – чистовая обработка. Диаметр определяет качество и детализацию конечного результата. С фрезой 1,5 мм качество будет лучше, чем с 3 мм, но и время обработки заметно увеличится. Использование конических фрез при чистовой обработке, практически не требует после себя дополнительную обработку шкуркой.
4 - Конический гравер. Используется для гравировки, причем сплав из которого он сделан позволяет выполнять гравировку в том числе и на металле. Ещё одно применение – обработка очень мелких деталей, которые не позволяет выполнить коническая фреза.
5 - Прямой гравер. Используется для раскроя или вырезания. Например вам нужно вырезать…букву «А» из листа фанеры 5 мм. Устанавливаете прямой гравер в шпиндель и вот вам ЧПУ-лобзик . Я его использовал вместо прямой фрезы, когда она сломалась. Качество обработки вполне нормальное, но периодически наматывает на себя длинную стружку. Нужно быть начеку.
Все вышеперечисленные фрезы были с хвостовиком 3,175 мм, а сейчас тяжелая артиллерия.
6 - Прямая и коническая фрезы 8 мм. Применение то же, что и у фрез 3 мм, но для более масштабных работ. Время обработки значительно сокращается, но к сожаление они не подходят для небольших заготовок.

Всё это только малая часть из того количества фрез, которые можно применять в ЧПУ для выполнения различных задач. Начинающих не могу не предупредить о немалой стоимости хороших фрез. К примеру вышеописанные фрезы 8 мм из быстрорежущей стали стоят примерно по 700р. Фреза из твердосплава в 2 раза дороже. Так что игрушки с ЧПУ не получается поставить в ряд самых дешевых хобби.

Фотки

Выкладываю на ваш суд несколько фотографий того, что успел сделать за пару летних месяцев.
Первый пробный блин. Фреза №1. Страшно да? А если и остальное будет такого же качества)))

Первая серьёзная проверка для станка. Размеры 17 на 25 см. Высота рельефа 10 мм, затраченное время - 4 часа.
Как и следующая работа, эта выполнена всё той же фрезой №1. Как видите результат вполне сносный.

А здесь фреза затупилась, и дерево начало подгорать.

Пробовал на что способен конический гравер.

Сестра попросила вырезать ей собачку. Черновая обработка – фреза №2 3 мм, чистовая фреза №3 3 мм. Рельеф 6 мм, время обработки около 1,5часа.

Таблички на дом. Рельеф 10 мм, но уже вогнутый т.к. это значительно сокращает время обработки. Обрабатывается не вся площадь, а только надпись. Время обработки около 2ч, фрезой №5 (прямой гравер).

Моя попытка сделать объёмную деревянную фотографию. Ошибся в сопряжении человека и дерева, но в целом, мне кажется неплохо получилось. Черновая обработка - прямой фрезой 3 мм, чистовая конической 2 мм. Рельеф 5 мм, а вот время обработки не помню.

Читательское голосование

Статью одобрили 89 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

Современная обработка материалов и изготовление сложных деталей предусматривает использование высокоточных станков. Высокоточное оборудование подразумевает, что и детали из которых оно выполнено тоже высокотехнологичны и точны. И для каждого вида станка свои требования для этих деталей.

Чтобы достичь требуемой точности обработки целой партии изделий, нужно обеспечить чёткое выполнение всех необходимых операций и многократное безошибочное их повторение. Такую задачу успешно выполняют станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Перемещение заготовки, обрабатывающего инструмента и связанных с ними элементов конструкции станка обеспечивают направляющие .

Устройство

Самое общее описание направляющей: она представляет собой узел, обеспечивающий перемещение заготовки, инструмента и связанных с ними элементов по нужной траектории с заданной точностью .

Основные части направляющей — прочный вал или профильная направляющая и перемещающиеся по ним подвижные узлы , несущие на себе рабочие элементы станка.

Конструктивные решения направляющей, а также обеспечение перемещения по ней очень разнообразны и подчинены выполнению конкретных задач металлообработки.

Устройство профильной рельсовой направляющей типа Hiwin

Принципы работы

Направляющие станка с ЧПУ закрепляются до такой степени надёжно, чтобы были исключены даже их минимальные сдвиги при работе оборудования — под действием веса, перемещения или вибрации рабочих узлов.

В процессе обработки заготовок по направляющим, под управлением заданной программы, без затруднений передвигаются и прочно закрепляются функциональные узлы станка, обеспечивая выполнение необходимых рабочих операций.

Используются, в зависимости от способа перемещения подвижного узла, направляющие скольжения, качения и комбинированные , которые сочетают как катящееся, так и скользящее перемещение.

Направляющие скольжения , в которых поверхность вала непосредственно соприкасается с перемещающейся по нему втулкой , подвержены действию значительных сил трения, которые в процессе работы значительно меняются по направлению и силе. Нагрузка трением изнашивает направляющие. Кроме того, на работе направляющих скольжения сильно сказывается разность между силой трения в состоянии покоя и силой трения во время движения.

На малых скоростях из-за этой разности перемещение рабочих узлов происходит скачкообразно – для станков с ЧПУ это недопустимо.

Чтобы уменьшить влияние сил трения, применяют антифрикционные пластиковые накладки, а также ряд других способов снижения этих сил. В зависимости от того, каким способом уменьшается трение, направляющие скольжения подразделяются на гидростатические, гидродинамические и аэростатические.

В гидростатических жидкостная (масляная) смазка присутствует при любой скорости скольжения, соответственно, обеспечивается и равномерность движения, и высокая его точность.

У таких направляющих два проблемных момента: сложно устроенная система смазывания, а также необходимость специальных фиксирующих устройств для закрепления перемещенного узла в нужном положении.

Гидростатические направляющие снабжены специальными масляными карманами, в которые смазка подаётся под давлением и вытекает наружу, создавая масляный слой по всей длине соприкосновения поверхностей. Толщина слоя регулируется.

Гидродинамические эффективно уменьшают трение за счёт «всплывания» движущегося узла в масле, заполняющем зазоры между смазочными канавками на рабочих поверхностях направляющих при движении по ним перемещаемых узлов.

Хорошо работают гидродинамические направляющие только при значительных скоростях скольжения.

Проблемными моментами является разгон, а также торможение движущейся части.

Аэродинамические работают на воздушной подушке.

Конструктивно они похожи на гидростатические, имеют карманы, в которые под давлением подаётся воздух.

По сравнению с масляной, воздушная подушка выдерживает меньший вес и хуже гасит толчки и вибрации.

Подводящие воздух пути, как и зазор между разделяемыми поверхностями, легко засоряются.

Вместе с тем, в отличие от гидростатических направляющих, аэростатическим не нужна дополнительная фиксация: сразу после прекращения подачи воздуха подвижная часть плотно садится на вал.

Направляющие качения , в соответствии с формой подшипников, бывают шариковыми и роликовыми. При сопоставимых габаритах роликовые выдерживают более значительную нагрузку. Конструктивно они состоят из комплекта «рельс-каретка», «линейный подшипник-вал», «рельс-рельс с плоским сепаратором» .

Такие направляющие имеют сниженные показатели трения, обеспечивают точное перемещение и остановку в нужном положении, при малых скоростях перемещение по ним не теряет плавности. Смазывание направляющих качения также не представляет трудностей.

Вместе с тем, они имеют более высокую стоимость, хуже гасят сотрясения и более, чем направляющие скольжения, чувствительны к загрязнению.

Комбинированные направляющие сочетают скольжение по одним граням со скольжением по другим. Этот вид направляющих наиболее широко распространён и объединяет как достоинства, так и недостатки направляющих качения и скольжения.

Классификация, области применения, достоинства и недостатки

Форма несущего вала направляющих может быть линейной и круговой; их располагают горизонтально, вертикально и наклонно. Закрепление направляющих производится либо по всей длине, либо только на конечных участках.

По профилю вала линейные направляющие подразделяются

Цилиндрические рельсы (полированный вал ). Форма сечения – круг. Полированный вал является самой бюджетной и распространённой направляющей, лёгкой в обработке и установке: закрепляются лишь концы. Поверхность такого вала закалена, гладкость её практически идеальна, движение подшипниковых муфт по этой поверхности происходит с очень небольшим трением.

Однако там же, где достоинства, коренятся и недостатки: лёгкость крепления – это, в то же время, отсутствие жёсткой связи с рабочим столом и провисание в случае значительной длины и/или нагрузки.

Комплект «шариковый подшипник-полированный вал» отличается невысокой ценой. При этом у подвижных втулок небольшая грузоподъёмность . Как правило, имеется люфт , который увеличивается по мере эксплуатации. Срок службы при нормальных температурных условиях составляет 10000 часов, но при нагревании рабочей зоны значительно сокращается.

Имеет профилированные прямые углубления-борозды, дорожки качения, по всей длине, предназначенные для дополнительного закрепления перемещающихся по валу втулок с рабочими узлами станка. При этом люфт, по сравнению с полированным валом, значительно уменьшается и, ввиду более сложной технологии изготовления, возрастает цена таких направляющих.

Направляющие с плоскими рельсами прямоугольного сечения, как правило, профилированы шлицами под применяемые тела качения.

Так, шариковые профильные направляющие обеспечивают прецизионное перемещение , действительную прямолинейность , грузоподъёмность . У них низкий люфт . Они износоустойчивы . Их используют для комплектования робототехнических линий, в металлорежущих станках и прецизионной металлообработке

Вместе с тем, устанавливать такие рельсы достаточно сложно; высоки требования к прямолинейности и шероховатости. По стоимости, ввиду сложности производства, они гораздо менее доступны, чем полированные валы.

Роликовые профильные направляющие имеют плоские дорожки качения. В опорных модулях установлены ролики. Ещё грузоподъёмнее, жёстче и долговечнее, чем шариковые шлицевые. Используются во фрезерных станках с высокой нагрузкой.

Призматическая направляющая ласточкин хвост

Призматические направляющие с рельсами треугольного сечения и направляющие «ласточкин хвост» с трапециевидным сечением применяют там, где нужны соединения повышенной жёсткости , например, в металлорежущих станках.

В частности, направляющие «ласточкин хвост» выполняются со станиной как одно целое. Изготовление, а также ремонт «ласточкиных хвостов» — сложные процедуры, требующие больших трудозатрат. Вместе с тем, они обеспечивают высокоточное перемещение подвижных элементов .

Технические характеристики

Благодаря своей конструкции, направляющие обеспечивают только одну степень свободы при перемещении по ним подвижного узла.

По «роду деятельности» они должны обладать высокой прочностью и износостойкостью.

Поэтому основными материалами для изготовления их опорных частей (валов и рельсов) являются:

серый чугун . Его используют при изготовлении направляющих, которые составляют одно целое со станиной.

Сталь. Её применяют для изготовления съёмно-накладных направляющих. Используют закалённые стали с высокой твёрдостью (60-64HRC), например, марки 40Х с закалкой ТВЧ.

Изготовление направляющих предусматривает такую их длину, которая обеспечивает полное покрытие станины либо наращивание до требуемых размеров.

Нормы точности при изготовлении направляющих стандартизованы и составляют 0,02мм допустимого отклонения при длине 1 метр .

Регламентируется также допустимая шероховатость поверхности и габаритные размеры в соответствии с рабочей нагрузкой.

В частности, на небольших станках, имеющих рабочее поле 30х40см диаметр направляющих должен составлять 2,5 см.

Площадь рабочего поля и твёрдость обрабатываемого материала определяют также необходимый класс направляющих. Так, при рабочей площади свыше 0,7м 2 с обработкой стальных заготовок потребуются только профильные рельсы. Более бюджетный вариант полированного вала в этом случае непригоден.

Для каждой конкретной области работ по разработанным алгоритмам проводится расчёт, определяющий оптимальный вариант параметров направляющих станка.

Чтобы уменьшить коэффициент трения, применяют пары скольжения «металл-пластик», причём пластиковыми насадками служат фторопласт, тефлон, торсайт и подобные материалы.

Для обеспечения плавности движения гидростатических и комбинированных направляющих используют специализированные «антискачковые» масла.

Установка

Правильная и точная установка направляющих станка с ЧПУ – залог его безотказной работы.

Поэтому перед началом этой операции удаляют все загрязнения с кромок и плоскости базовой установочной поверхности, которая должна иметь строго горизонтальное, выверенное уровнем, расположение.

Рассмотрим установку двухрельсовой направляющей .

Выбирают, согласно нанесённой на него маркировке, основной рельс.

Если основной рельс крепится к боковой кромке базовой поверхности , он осторожно помещается на опорную поверхность и временно закрепляется болтами в слегка прижатом к боковой кромке положении.

При этом метка на рельсе совмещается с боковой базовой поверхностью опоры. Крепёжные отверстия рельса не должны быть смещены относительно базовых.

Затем винты, фиксирующие рельс, затягиваются по порядку, чтобы рельс плотно прижался к боковой опорной поверхности.

Так устраняется смещение в горизонтальной плоскости.

После этого затягиваются установочные болты (вертикальные) по порядку, от середины к концам рельса. При этом необходимый крутящий момент затяжки определяется динамометрическим ключом.

Если основной рельс не имеет прижимных винтов , которые обеспечивают боковое крепление, его устанавливают с применением тисков .

Крепёжные болты затягивают временно, а затем, прижимая рельс небольшими тисками к базовой боковой кромке в тех местах, где находятся установочные болты, полностью затягивают эти болты с предписанным усилием, перемещаясь от одного конца рельса к другому.

В том случае, если базовая кромка со стороны основного рельса отсутствует , его выравнивание в горизонтальной плоскости осуществляют с помощью визирного уровня, цифрового индикатора или поверочной линейки.

После правильного монтажа основного рельса, параллельно ему устанавливают вспомогательный рельс .

При этом используют поверочную линейку . Она размещается параллельно основной направляющей; параллельность определяется цифровым индикатором. После того, как параллельность достигнута, закрепляют болты вспомогательного рельса окончательно.

Кроме того, применяют специальные направляющие линейки , а также выравнивание положения вспомогательного рельса с помощью кареток из комплекта рельсовых направляющих .

Чтобы установить каретки, на них помещают стол и временно закрепляют его рабочими болтами. Затем прижимают каретки со стороны основного рельса к боковой базовой поверхности стола фиксирующими болтами и устанавливают стол. После этого установочные болты на основной и вспомогательной стороне полностью затягиваются.

Если каретки используют для правильной установки вспомогательного рельса по основному, то стол помещают на каретки главного рельса, а вспомогательный временно закрепляют.

Установочные болты двух кареток на главном рельсе и одной из двух кареток на вспомогательном затягивают полностью.

Затем болты на вспомогательном рельсе полностью затягивают по порядку при временном закреплении второй каретки на вспомогательном рельсе.

При этом главный рельс служит ориентиром, а стол с каретками – индикатором параллельности.

Для обработки крупномерных заготовок направляющие наращиваются до нужной длины соединением нескольких секций . Предприятия-поставщики специально оговаривают такую возможность.

Секции для стыкового соединения маркируются таким образом, чтобы обеспечить последовательный их монтаж. При этом установочные болты располагаются ближе к концам соединяемых секций.

Секции по всей длине должны быть обеспечены опорой . Поэтому может потребоваться наращивание самой станины.

Секции наращивания проводятся через те же процедуры установки, что и основные.

Машинная обработка – одна из наиболее подробно и разнообразно оснащённых производственных отраслей. Для станков с программным управлением имеется широкий выбор комплектующих.

Правильный подбор оптимального конструктивного решения и отъюстированная установка направляющих станка с ЧПУ – надёжная гарантия качества металлообработки на этом станке.