Kada proizvođači CNC strojeva nabavljaju kuglične vijke i linearne vodilice za novi stroj, zadani je pristup primijeniti istu specifikaciju na sve osi - isti promjer, isti vod, ista vrsta matice. Pojednostavljuje nabavu, smanjuje broj dijelova za upravljanje i djeluje konzervativno.
U praksi je to često pogrešan pristup.
X, Y i Z osi CNC stroja rade pod bitno različitim uvjetima. Os X pokriva najduži hod pri najvećoj brzini. Os Y nosi zajedničku težinu sklopa vretena i pomiče se pod kontinuiranim op-opterećenjima rezanja. Os Z radi okomito protiv gravitacije, mora zadržati položaj kada nestane struje i zahtijeva kraći, čvršći vijak od horizontalnih osi. Korištenje iste specifikacije kugličnog vretena za sve tri znači ili preko-navođenje dviju osi da bi se zaštitila treća, ili premalo-navođenje najzahtjevnije osi kako bi se uštedjelo na ostalima.
Ovaj članak pokriva što svaka os zapravo zahtijeva od linearnog klizača s kugličnim vijkom, kako uskladiti seriju vijaka i dovesti do svakog skupa uvjeta i gdje proizvođači OEM strojeva najčešće pogriješe u specifikaciji.
Ključna točka:CNC os ne treba specificirati samo promjerom vijka ili olovom. Duljina hoda, brzina, okomito opterećenje, aksijalno opterećenje, kapacitet momenta vodilice, zahtjev za zazorom i sigurnosni rizik utječu na konačni odabir kugličnog vretena i linearne vodilice.
Zašto svaka CNC os ima različite zahtjeve za kuglični vijak
Linearni klizač s kugličnim navojem nije samo pogonski mehanizam. To je jedna od ključnih komponenti koja utječe na preciznost položaja osi, koliko se brzo može kretati, koliki potisak može generirati i koliko dugo traje pod radnim ciklusom stroja. Svaki od ovih parametara postavljen je geometrijom osi i uvjetima opterećenja -, a ne jednom univerzalnom specifikacijom.
Tri čimbenika značajno se razlikuju između CNC osi i izravno pokreću specifikaciju kugličnog vretena:
Duljina hodautječe na potrebni promjer osovine i konfiguraciju nosača. Dugačka osovina vijka pri velikoj brzini može ući u rezonanciju - stanje koje se naziva kritična brzina - gdje osovina treperi i proizvodi vibracije, buku i brzo trošenje. Kratka osovina na osi Z obično nije ograničena kritičnom brzinom, ali mora biti dovoljno kruta da izdrži otklon pod težinom vretena.
Smjer i veličina opterećenjautvrdite radi li vijak samo protiv aksijalnih sila, što je idealan slučaj, ili je također izložen radijalnim i momentnim opterećenjima kojima bi se trebale nositi linearne vodilice. Na okomitoj osi, vijak nosi punu težinu vretena i nosača osi Z- kao konstantno aksijalno opterećenje, koje se mora uračunati u ekvivalentno dinamičko opterećenje i procjenu vijeka trajanja.
Brzina i radni ciklusutjecati na potrebni promjer kabela i vijka. Za danu linearnu brzinu, manji vod zahtijeva veći broj okretaja vijka, koji se mora provjeriti u odnosu na kritičnu brzinu i ograničenje Dm·N dizajna matice. Veliki-glavni vijak na sporoj-osi gubi sposobnost potiska.
X os: dug hod, velika brzina, maksimalna učinkovitost putovanja
Na većini CNC glodala, portalnih strojeva i obradnih centara, X os je primarna poprečna os - koja je odgovorna za pokrivanje pune radne širine stroja u brzim poprečnim pomacima između rezova. Obično ima najduži hod, radi najvećom brzinom i radi pri relativno malim opterećenjima tijekom brzih pokreta.
Što os X zahtijeva od linearnog klizača s kugličnim navojem
Brzina prije svega.Brzina brzog hoda osi X određuje minimalno vodstvo. Za servo motor koji radi na 3000 okretaja u minuti, vod potreban za postizanje 30 m/min ili 500 mm/s je: 500 mm/s × 60 ÷ 3000 okretaja u minuti=10 mm. Za postizanje 60 m/min na istom motoru potrebno je 20 mm kabla. Većina X osi CNC glodala vodi između 10 mm i 20 mm, ovisno o veličini stroja i zahtjevima brzine. Kada zahtjev za brzinom prijeđe ono što SFU od 20 mm može isporučiti pri maksimalnom broju okretaja motora, SFE velika-serija odvoda - s odvodima od 25 mm, 32 mm, 40 mm i više - pravi je korak naprijed.
Promjer osovine za kritičnu brzinu.Na hodu X osi od 2000 mm, nepodržana duljina osovine vijka može doseći 2200–2400 mm između potpornih ležajeva. Na ovoj duljini, osovina promjera 20 mm može postati ograničena kritičnom brzinom znatno prije nego što postigne potrebni brzi hod okretaja u minuti, ovisno o konfiguraciji nosača, faktoru sigurnosti i strukturi vijka. U mnogim- CNC sjekirama s dugim hodom, vijci promjera 32 mm ili 40 mm odabiru se primarno kako bi kritična brzina bila iznad radnog raspona -, a ne zato što to zahtijeva opterećenje.
Valjani C7 obično je ispravan precizni stupanj.Za glodalice za obradu drva i strojeve za opću proizvodnju, valjani C7 kuglični vijci često su dovoljni kada je potrebna točnost pozicioniranja umjerena. Konačna točnost stroja također ovisi o montaži, zazoru, toplinskom širenju, krutosti vodilice i kompenzaciji kontrole - stupanj vijka je jedan od nekoliko faktora.
Preporučena specifikacija X osi
Za CNC glodalicu s 1500–2500 mm X hoda pri brzini od 30–60 m/min:
- Serije vijaka:SFU jedno-matica, unutarnja cirkulacija
- Promjer:25 mm–40 mm, pokretan kritičnom brzinom pri potrebnom hodu
- Dovesti:10 mm–20 mm za seriju SFU, pokretan potrebnom brzinom i brojem okretaja motora; Serija SFE, 25 mm, 32 mm, 40 mm+, za zahtjeve veće brzine
- Preciznost:C7 valjani za obradu drva i općenito glodanje; C5 tlo za obradne centre
- Vrsta matice:Jednostruka matica, SFU, standardna je; dvostruka matica, DFU, samo ako je zazor pri preokretu dokumentirani problem točnosti
Os Y: Srednji hod, Kombinirano opterećenje, Strukturna krutost
U mnogim CNC glodalicama i portalnim-strojevima, os Y nosi motor vretena, sklop Z-osi i često portalnu poprečnu gredu ili sjedište. Kreće se okomito na os X, obično manjom brzinom od X, ali pod značajno većim opterećenjem - jer masa svega što je postavljeno na Y kolica dodaje aksijalnoj sili potrebnoj tijekom ubrzavanja i usporavanja.
Što os Y zahtijeva od linearnog klizača s kugličnim navojem
Veći zahtjevi za potisak od X.Ako sklop Z-osi i vreteno zajedno teže 80 kg, a stroj ubrzava na 0,3g, Y os mora generirati 80 × 9,8 × 0.3=235N potiska samo za ubrzanje - prije dodavanja bilo kakve sile rezanja. Kuglični vijak treba biti dimenzioniran za ekvivalentno aksijalno opterećenje, uključujući komponente sile ubrzanja i sile rezanja u smjeru vijka, s odgovarajućom sigurnosnom marginom Ca.
Upravljanje trenutnim opterećenjem.Kada vreteno reže u točki pomaknutoj od središnje crte osi Y, sila reakcije stvara momentno opterećenje na Y kolicima. Ovaj moment nose linearne vodilice, a ne kuglični vijak. Momentna opterećenja od pomaknutih sila rezanja treba izračunati odvojeno za linearne vodilice i blokove kolica - specifikacija vodilica, uključujući širinu tračnice, broj blokova i klasu predopterećenja, mora se uskladiti s maksimalnim momentom koji geometrija Y osi može generirati. Ne-određivanje vodilica osi Y- uz ispravno određivanje kugličnog vretena uobičajena je pogreška u dizajnu koja dovodi do preranog trošenja vodilice i gubitka točnosti.
Srednje olovo za uravnoteženu brzinu i potisak.Y osi nije potreban veliki prednji dio X osi jer pokriva kraći hod pri nižoj brzoj brzini. Vodič od 10 mm pruža razumnu ravnotežu između brzine i potiska za većinu Y osi CNC glodala i obradnih centara. Na teškim -strojevima koji pomiču težinu sjedala veću od 200 kg, može biti potreban kabel od 5 mm s vijkom većeg promjera kako bi se osigurao odgovarajući potisak pri nazivnom momentu motora.
Preporučena specifikacija Y osi
Za CNC obradni centar ili tešku glodalicu s 800–1500 mm Y hoda:
- Serije vijaka:SFU za standardne aplikacije; DFU dvostruka matica za precizne obradne centre gdje zazor Y-osi utječe na završnu obradu površine
- Promjer:20 mm–32 mm, pogonjen opterećenjem i hodom
- Dovesti:5 mm–10 mm, potaknut brzinom-do-balansa potiska
- Preciznost:C5 tlo za obradne centre; C7 valjani za glodanje i opću proizvodnju
- Podudaranje linearne vodilice:Upotrijebite širu tračnicu, kao što je HDR25 ili HDR30 iz DLY HD serije, s četiri bloka, dva po tračnici i dvije tračnice, za upravljanje momentnim opterećenjima od sila ofsetnog vretena
Os Z: kratak hod, okomito opterećenje, rizik unatrag-pogona
Os Z je mehanički najrazličitija od tri. Kreće se okomito, nosi konstantno opterećenje prema dolje, težina vretena, cijelo vrijeme, radi kratkim hodom i mora pouzdano držati položaj kada je servo pogon isključen-. Ovi zahtjevi ukazuju na specifikaciju kugličnog vretena koja je suprotna osi X u gotovo svakom pogledu.
Što os Z zahtijeva od linearnog klizača s kugličnim navojem
Malo olovo za sklonost-pogonu donjeg dijela leđa i veći potisak.Manji prednji dio daje motoru veću mehaničku prednost i smanjuje sklonost osi Z kretanju unatrag-pod težinom vretena. Međutim, kuglični vijak ne bi se trebao smatrati samo-mehanizmom za zaključavanje - kuglični vijak ima visoku mehaničku učinkovitost, što znači da je podložniji povratnom-zakretanju od tradicionalnih vodećih vijaka. Hoće li određena os Z biti unazad-pogon ovisi o vođenju, opterećenju, učinkovitosti vijka, stanju podmazivanja i održava li servo pogon moment zadržavanja kada miruje.
Vodnik od 5 mm standardan je za CNC Z osi. Omogućuje dovoljan potisak iz nazivnog momenta motora i održava vrijednost Dm·N unutar radnog raspona pri uključenim brzinama. Ali samo olovo ne jamči da se vreteno neće spustiti kada nestane struje.
Često je potrebna motorna kočnica ili protuteža.Za okomite CNC osi treba razmotriti motornu kočnicu ili protutežu kad god nekontrolirano spuštanje može stvoriti rizik za sigurnost, alat ili radni komad. Kao praktična referenca, sklopovi vretena Z-osi oko 15-20 kg ili više obično bi se trebali provjeriti za zahtjeve kočnice ili protuteže -, ali stvarni prag ovisi o vodi, učinkovitosti vijka, trenju i ponašanju pogona i treba ga ocijeniti za svaki dizajn, a ne primijeniti kao fiksno pravilo.
Kratka osovina znači krutost, a ne kritičnu brzinu.Osovina vijka AZ-osi obično je dugačka 300–600 mm. Na ovoj duljini kritična brzina obično nije ograničavajući faktor čak ni pri malim promjerima. Odabir promjera ovisi o nosivosti, Ca i otklonu osovine pod težinom vretena. Osovina promjera 16 mm ili 20 mm pokriva većinu Z osi CNC glodala; obradni centri s težim vretenima mogu trebati 25 mm.
Dvostruka matica za preciznu obradu.Na CNC obradnim centrima gdje Z os kontrolira dubinu rezanja, zazor u Z osi izravno utječe na završnu obradu površine i točnost dimenzija. Dizajn DFU dvostruke -matice pomaže smanjiti aksijalni zazor i poboljšati krutost. Na CNC glodalicama gdje je tolerancija dubine ±0,1 mm dovoljna je standardna SFU jedno-matica Z osi.
Kompaktna linearna vodilica za prostorna ograničenja.Os Z obično ima najograničeniji prostor za ugradnju. Tipična je uska linearna vodilica, kao što je HDR15 ili HDR20 iz DLY HD serije, s dva bloka. Vodilica mora biti dimenzionirana da nosi kombiniranu težinu vretena plus kolica plus bilo koji alat u vretenu, s odgovarajućom marginom dinamičkog opterećenja.
Preporučena specifikacija Z osi
Za CNC obradni centar ili glodalicu Z osi s hodom od 200–500 mm:
- Serije vijaka:SFU jednostruka matica za opće usmjeravanje; DFU dvostruka matica za obradne centre koji zahtijevaju veliku točnost dubine
- Promjer:16 mm–25 mm, pokreće teret, nije kritična brzina
- Dovesti:5 mm standardno; 4 mm za teška vretena koja zahtijevaju maksimalan potisak
- Preciznost:C5 tlo za obradne centre; C7 smotan za glodanje
- Motorna kočnica:Preporučuje se kada okomito opterećenje može unazad-zavrnuti vijak; provjera je potrebna za sklopove vretena oko 15–20 kg ili više
- Linearna vodilica:HDR15–HDR20, HD serija, s dva bloka, prilagođena vertikalnom opterećenju plus dinamičke sile tijekom rezova uranjanjem
Uobičajene greške u specifikaciji po osi
Koristeći isti vod na sve tri osi
Ako osi X treba prednjačenje od 20 mm za brzinu, a isto se prednjačenje primjenjuje na os Z kako bi se smanjio broj dijelova, os Z će imati nedovoljan potisak pri nominalnom okretnom momentu motora i značajan rizik-pokretanja pod težinom vretena. Odvod se mora odabrati neovisno za svaku os.
Dimenzioniranje kugličnog vretena osi Y samo prema težini korisnog tereta
Ekvivalentno aksijalno opterećenje osi Y uključuje komponente sile ubrzanja i sile rezanja u smjeru vijka. Samo dimenzioniranje prema težini statičkog korisnog tereta značajno podcjenjuje stvarno opterećenje u većini CNC aplikacija. Momentna opterećenja treba izračunati zasebno za sustav linearnih vodilica. Rezultat premale veličine je Ca sigurnosna granica koja izgleda primjereno na papiru, ali dovodi do preranog trošenja matice tijekom rada.
Izostavljanje motorne kočnice na Z osi s velikim prednjačenjem
Kabel od 10 mm ili 20 mm na osi Z može se-pokretati unazad pod značajnim okomitim opterećenjem kada je motor bez napona. Ovo je poznata posljedica geometrije i učinkovitosti kugličnog vretena - a ne greška u proizvodnji. Dodavanje motorne kočnice ili protuteže je ispravno rješenje. Naknadna zamjena vijka manjim provodnikom povećava troškove i preradu koja se mogla izbjeći u fazi projektiranja.
Pod-određivanjem linearne vodilice Y-osi uz ispravno određivanje kugličnog vretena
Kuglični vijak nosi aksijalno opterećenje. Linearna vodilica nosi sve ostalo - radijalno opterećenje, bočno opterećenje i momentna opterećenja od sila pomaknutog vretena. Na osi Y ta momentna opterećenja mogu biti znatna. Vodilica HDR15 može pretrpjeti skraćeni radni vijek ako se momentno opterećenje Y-osi konstantno približava ili premašuje njegovu vrijednost momenta. Navedite vodič na temelju maksimalnog momenta koji geometrija osi može generirati, a ne samo težine korisnog tereta.
Sažetak specifikacija osi X, Y, Z
| Parametar | X os | Y os | Z os |
|---|---|---|---|
| Primarno ograničenje | Kritična brzina/hod | Potisak / aksijalno opterećenje | Natrag-pogon / potisak |
| Tipično vodstvo | 10–20 mm, SFU; 25mm+, SFE | 5–10 mm | 4–5 mm |
| Tipični promjer | 25–40 mm | 20–32 mm | 16–25 mm |
| Vrsta matice | SFU jednostruka matica | SFU ili DFU | SFU ili DFU |
| Precizna ocjena | C7 valjano / C5 brušeno | C5–C7 | C5 brušeno za strojnu obradu |
| Motorna kočnica | Obično nije potrebno za držanje gravitacije | Obično nije potrebno za držanje gravitacije | Preporuča se kada okomito opterećenje može povući-nazad |
| Serija vodiča | HD serija HDR25–HDR35 | HD serija HDR25–HDR30, 4 bloka | HD serija HDR15–HDR20 |
| Ključni rizik | Rezonancija pri brzini | Trenutak opterećenja na vodilici | Nazad-vožnja, pogreška dubine |
Nabavljanje kugličnih vijaka i linearnih vodilica za CNC osi
Za proizvođače OEM CNC strojeva koji nabavljaju komponente u količini, praktično razmatranje nakon specifikacije je dosljednost u serijama. Vijak koji zadovoljava Ca i točnost olova na prvom redu mora zadovoljiti istu specifikaciju na desetom redu. Varijacije između serija - u promjeru kuglice, predopterećenju ili pogrešci u vodi - proizvode strojeve koji rade drugačije unatoč korištenju istih brojeva dijelova, što stvara kontrolu kvalitete i probleme nakon-prodaje.
DLY proizvodiSFU jedno-maticaiDFU dvostruka matica-kuglasti vijci promjera od 12 mm do 80 mm, s izvođenjima od 4 mm do 20 mm, u C7 valjanim i C5/C3 brušenim preciznim razredima. Za-brze primjene X osi koje zahtijevaju vodove iznad 20 mm,SFE veliki-vodni nizpokriva žice od 25 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm i 64 mm. Linearne vodilice dostupne su u seriji HD, HDR15 do HDR65, za općenite CNC primjene, seriji ED, od EDR15 do EDR30, za niske-profilne i-brzinske primjene, i seriji RD valjaka, od RDR15 do RDR65, za velika-opterećenja, visoke-zahtjeve krutosti. Sve serije dostupne su u standardnim i visokim stupnjevima točnosti i podržavaju serijske narudžbe s potvrdom vremena isporuke u fazi upita.
Potvrdite svoju specifikaciju CNC osi prije naručivanja
Ako specificirate kuglične vijke i linearne vodilice za novi dizajn CNC stroja ili zamjenjujete komponente na postojećem stroju, inženjerski tim tvrtke DLY može pregledati parametre vaše osi i potvrditi točnu seriju vijaka, promjer, vodstvo i specifikaciju vodilice za svaku os.
Da biste dobili koristan odgovor, podijelite sljedeće za svaku os:
- Duljina hoda i duljina osovine bez potpore
- Masa korisnog tereta, uključujući sve komponente montirane na kolica
- Potrebna brzina brzog hoda, mm/s ili m/min
- Nazivna brzina motora, RPM i moment
- Zahtjev za točnost pozicioniranja
- Je li os vodoravna ili okomita
Cijene serije i vrijeme isporuke potvrđuju se istodobno s tehničkom specifikacijom.
Trebate kuglične vijke i linearne vodilice za CNC X, Y ili Z os?
Pošaljite svoju duljinu hoda, smjer osi, opterećenje, brzinu, podatke o motoru i zahtjev za točnost. DLY može pomoći potvrditi odgovarajuću seriju kugličnih vijaka, promjer, izvod, vrstu matice i specifikaciju linearne vodilice.
Email: export@dlybearing.com
