Lineaarinen kuularuuvi CNC-työstökoneille: kuinka X-, Y- ja Z-akselivaatimukset eroavat

Kun CNC-koneenvalmistajat hankkivat kuularuuveja ja lineaariohjaimia uudelle koneelle, oletuslähestymistapa on käyttää samaa eritelmää kaikille akseleille - sama halkaisija, sama johdin, sama mutterityyppi. Se yksinkertaistaa hankintaa, vähentää hallittavien osanumeroiden määrää ja tuntuu konservatiiviselta.

Käytännössä se on usein väärä lähestymistapa.

CNC-koneen X-, Y- ja Z-akselit toimivat olennaisesti erilaisissa olosuhteissa. X-akseli kattaa pisimmän iskun suurimmalla nopeudella. Y-akseli kantaa karakokoonpanon yhteispainoa ja liikkuu jatkuvien -leikkauskuormien alaisena. Z-akseli toimii pystysuorassa painovoimaa vastaan, sen on pysyttävä asennossaan, kun virta katkaistaan, ja vaatii lyhyemmän, jäykemmän ruuvin kuin vaaka-akselit. Saman kuularuuvin määrittelyn käyttäminen kaikille kolmelle tarkoittaa joko yli-kaksi akselin määrittämistä kolmannen suojaamiseksi tai vaativimman akselin alimäärittelyä muiden kustannusten säästämiseksi.

Tämä artikkeli käsittelee sitä, mitä kukin akseli itse asiassa vaatii kuularuuvin lineaariluistilta, kuinka ruuvisarja ja johto sovitetaan kuhunkin ehtoryhmään ja missä OEM-koneenrakentajat usein erehtyvät.

Miksi jokaisella CNC-akselilla on erilaiset kuularuuvivaatimukset?

Lineaarinen kuularuuvi ei ole vain käyttömekanismi. Se on yksi tärkeimmistä osista, joka vaikuttaa siihen, kuinka tarkasti akselit sijaitsevat, kuinka nopeasti se voi liikkua, kuinka paljon työntövoimaa se voi tuottaa ja kuinka kauan se kestää koneen käyttöjakson alla. Jokainen näistä parametreista on asetettu akselin geometrian ja kuormitusolosuhteiden - mukaan, ei yhden yleisen määrityksen mukaan.

Kolme tekijää vaihtelevat merkittävästi CNC-akseleiden välillä ja ohjaavat suoraan kuularuuvin määrityksiä:

X-akseli: Pitkä isku, suuri nopeus, maksimaalinen ajoteho

Useimmissa CNC-reitittimissä, portaalikoneissa ja työstökeskuksissa X-akseli on ensisijainen poikittaisakseli -, joka on vastuussa koneen koko työleveyden peittämisestä leikkausten välisissä nopeissa liikkeissä. Sillä on tyypillisesti pisin isku, se kulkee suurimmalla nopeudella ja toimii suhteellisen kevyellä kuormituksella nopeiden liikkeiden aikana.

Mitä X-akseli vaatii kuularuuvin lineaariluistilta

Nopeus ensin.X-akselin pikaliikkeen nopeus määrittää pienimmän etumatkan. Servomoottorille, joka käy nopeudella 3 000 rpm, 30 m/min tai 500 mm/s saavuttamiseen tarvittava johto on: 500 mm/s × 60 ÷ 3 000 RPM=10 mm. 60 m/min saavuttamiseksi samalla moottorilla tarvitaan 20 mm:n johto. Useimmat CNC-reitittimen X-akselit kulkevat 10 mm:n ja 20 mm:n välillä koneen koosta ja nopeusvaatimuksesta riippuen. Kun nopeusvaatimus ylittää sen, mitä 20 mm:n johdin SFU voi tuottaa moottorin suurimmalla kierrosluvulla, SFE:n suuri-johtimien sarja - 25 mm, 32 mm, 40 mm ja enemmän - on oikea askel eteenpäin.

Akselin halkaisija kriittistä nopeutta varten.2 000 mm:n iskun X-akselilla ruuvin akselin tukematon pituus voi olla 2 200–2 400 mm tukilaakerien välillä. Tällä pituudella halkaisijaltaan 20 mm:n akselia voi rajoittaa kriittinen nopeus ennen kuin se saavuttaa vaaditun nopean liikenopeuden kierrosluvun, riippuen tukikokoonpanosta, turvatekijästä ja ruuvirakenteesta. Monissa pitkäiskuisissa-CNC-akseleissa halkaisijaltaan 32 mm:n tai 40 mm:n ruuvit valitaan ensisijaisesti pitämään kriittinen nopeus toiminta-alueen - yläpuolella, ei siksi, että kuorma sitä vaatisi.

Valssattu C7 on yleensä oikea tarkkuuslaatu.Puuntyöstöjyrsimiin ja yleiskoneisiin rullatut C7-palloruuvit riittävät usein, kun vaadittu paikannustarkkuus on kohtalainen. Lopullinen koneen tarkkuus riippuu myös kiinnityksestä, välyksestä, lämpölaajenemisesta, ohjauksen jäykkyydestä ja ohjauksen kompensoinnista - ruuvin laatu on yksi tekijä useiden joukossa.

Y-akseli: Keskipitkä isku, yhdistetty kuormitus, rakenteellinen jäykkyys

Monissa CNC-reitittimissä ja portaali{0}}koneissa Y-akselilla on karamoottori, Z--akselikokoonpano ja usein portaalin poikkipalkki tai satula. Se liikkuu kohtisuorassa X-akselia vastaan, tyypillisesti pienemmällä nopeudella kuin X, mutta huomattavasti suuremmalla kuormituksella -, koska kaiken Y-vaunuun asennetun materiaalin massa lisää kiihdytyksen ja hidastuksen aikana tarvittavaa aksiaalivoimaa.

Mitä Y-akseli vaatii kuularuuvin lineaariluistilta

Korkeampi työntövoiman vaatimus kuin X.Jos Z--akseli ja kara painavat yhdessä 80 kg ja kone kiihtyy 0,3 g:lla, Y-akselin on tuotettava 80 × 9,8 × 0.3=235N työntövoimaa vain kiihdytystä varten - ennen kuin leikkausvoimaa lisätään. Kuularuuvi tulee mitoittaa vastaavan aksiaalikuorman mukaan, mukaan lukien kiihtyvyys- ja leikkausvoimakomponentit ruuvin suunnassa, riittävällä Ca-turvamarginaalilla.

Hetkellinen kuormituksen hallinta.Kun kara leikkaa pisteessä, joka on poikkeamassa Y-akselin keskiviivasta, reaktiovoima luo momenttikuormituksen Y-vaunuun. Tätä momenttia kuljettavat lineaariset ohjaimet, ei kuularuuvi. Siirretyistä leikkausvoimista aiheutuvat momenttikuormat tulee laskea erikseen lineaarisille ohjaimille ja kelkan lohkoille - ohjainspesifikaatiot, mukaan lukien kiskon leveys, lohkojen lukumäärä ja esijännitysluokka, on sovitettava Y-akselin geometrian maksimimomentin kanssa. Y--akselin ohjainten määrittäminen ja kuularuuvin oikea määrittäminen on yleinen suunnitteluvirhe, joka aiheuttaa ennenaikaista ohjaimen kulumista ja tarkkuuden menetystä.

Keskipitkä johdin tasapainoiseen nopeuteen ja työntövoimaan.Y-akseli ei tarvitse X-akselin suurta etenemistä, koska se kattaa lyhyemmän iskun pienemmällä nopealla nopeudella. 10 mm:n johto tarjoaa kohtuullisen tasapainon nopeuden ja työntövoiman välillä useimmille CNC-reitittimen ja koneistuskeskuksen Y-akseleille. Raskaissa-koneissa, joissa satulapaino on yli 200 kg, saatetaan tarvita 5 mm:n johtoa, jossa on suurempi halkaisijaruuvi, jotta saadaan aikaan riittävä työntövoima moottorin nimellisvääntömomentilla.

Z-akseli: lyhyt isku, pystykuorma, taka-ajoriski

Z-akseli on mekaanisesti erottuvin näistä kolmesta. Se liikkuu pystysuunnassa, kantaa jatkuvaa alaspäin suuntautuvaa kuormaa, karan paino toimii koko ajan lyhyellä iskulla ja sen on pysyttävä asennossa luotettavasti, kun servokäyttö on jännitteetön. Nämä vaatimukset viittaavat kuularuuvin spesifikaatioon, joka on X-akselin vastakohta melkein joka suhteessa.

Mitä Z-akseli vaatii kuularuuvin lineaariluistilta

Pieni etulyönti alaselän{0}}käyttötaipumukseen ja suurempaan työntövoimaan.Pienempi johdin antaa moottorille enemmän mekaanista etua ja vähentää Z-akselin taipumusta ajaa taaksepäin-karan painon alla. Kuulalauveja ei kuitenkaan pidä pitää itselukittuvana-mekanismina - kuularuuveilla on korkea mekaaninen hyötysuhde, mikä tarkoittaa, että ne ovat herkempiä takaisin-kiertymiselle kuin perinteiset lyijyruuvit. Se, toimiiko tietty Z-akseli takaisin-, riippuu johdosta, kuormituksesta, ruuvin tehokkuudesta, voiteluolosuhteista ja siitä, säilyttääkö servokäyttö pitomomentin paikallaan.

5 mm:n johto on vakiona CNC Z-akseleissa. Se tarjoaa riittävän työntövoiman moottorin nimellisvääntömomentista ja pitää Dm·N-arvon toiminta-alueella kyseisillä nopeuksilla. Mutta pelkkä johto ei takaa, että kara ei laske, kun virta katkaistaan.

Moottorijarru tai vastapaino on usein tarpeen.Pystysuorassa CNC-akseleissa moottorijarrua tai vastapainoa tulee harkita aina, kun hallitsematon laskeutuminen voi aiheuttaa turvallisuuden, työkalun tai työkappaleen riskin. Käytännön ohjeena Z--akselin karakokoonpanot, jotka painavat noin 15–20 kg tai enemmän, tulee normaalisti tarkistaa jarru- tai vastapainovaatimukset -, mutta todellinen kynnysarvo riippuu lyijystä, ruuvin tehokkuudesta, kitkasta ja käyttökäytöstä, ja se tulee arvioida kunkin mallin osalta kiinteän säännön sijaan.

Lyhyt akseli tarkoittaa jäykkyyttä, ei kriittistä nopeutta.AZ-akselin ruuviakseli on tyypillisesti 300–600 mm pitkä. Tällä pituudella kriittinen nopeus ei yleensä ole rajoittava tekijä edes pienillä halkaisijoilla. Halkaisijan valintaan vaikuttavat kantavuus, Ca ja akselin taipuma karan painon alla. Halkaisijaltaan 16 mm tai 20 mm:n akseli peittää useimmat CNC-reitittimen Z-akselit; raskaammilla karoilla varustetut työstökeskukset saattavat tarvita 25 mm.

Kaksoismutteri tarkkuustyöstöön.CNC-työstökeskuksissa, joissa Z-akseli ohjaa leikkaussyvyyttä, Z-akselin välys vaikuttaa suoraan pinnan viimeistelyyn ja mittatarkkuuteen. DFU-kaksoismutteri{1}} auttaa minimoimaan aksiaalisen välyksen ja parantamaan jäykkyyttä. CNC-reitittimissä, joissa syvyystoleranssi on ±0,1 mm, tavallinen SFU yksi-mutteri Z-akseli riittää.

Kompakti lineaarinen opas tilanrajoituksiin.Z-akselilla on yleensä rajoitetuin asennustila. Tyypillinen on kapea lineaarinen ohjain, kuten DLY:n HD-sarjan HDR15 tai HDR20, jossa on kaksi lohkoa. Ohjaimen on oltava mitoitettu kestämään karan ja vaunun sekä kaikkien karan työkalujen yhteispainoa riittävällä dynaamisella kuormitusmarginaalilla.

Yleiset määrittelyvirheet akselikohtaisesti

X-, Y-, Z-akselin erittelyjen yhteenveto

Hanki palloruuvit ja lineaariset ohjaimet CNC-akseleille

OEM-CNC-koneenrakentajille, jotka hankkivat komponentteja volyymin mukaan, käytännön näkökohta määrittelyn jälkeen on johdonmukaisuus erien välillä. Ruuvin, joka täyttää Ca:n ja lyijyn tarkkuuden ensimmäisessä tilauksessa, on täytettävä samat vaatimukset kymmenennessä tilauksessa. Erien välinen vaihtelu - pallon halkaisijassa, esikuormituksessa tai lyijyvirheessä - tuottaa koneita, jotka toimivat eri tavalla huolimatta samoista osanumeroista, mikä aiheuttaa laadunvalvonta- ja-jälkimyyntiongelmia.

DLY valmistaaSFU yksi-mutterijaDFU-kaksois-mutterikuularuuvit, joiden halkaisija on 12–80 mm, johtimilla 4–20 mm, C7 valssatut ja C5/C3 hiotut tarkkuuslaatut. Nopeissa-X-akselisovelluksissa, jotka vaativat yli 20 mm:n johdot,SFE:n suuri{0}}lyijysarjakattaa 25mm, 32mm, 40mm, 50mm ja 64mm johdot. Lineaariset ohjausradat ovat saatavilla HD-sarjoissa HDR15–HDR65 yleisiin CNC-sovelluksiin, ED-sarjaan EDR15–EDR30 matalan profiilin ja{11}}nopeisiin sovelluksiin ja RD-rullasarjaan RDR15–RDR65 raskaaseen{14}}jäykkyysvaatimuksiin5}. Kaikki sarjat ovat saatavilla vakio- ja korkean tarkkuuden luokissa ja tukevat erätilauksia toimitusaikavahvistuksella tiedusteluvaiheessa.

Vahvista CNC-akselin tiedot ennen tilaamista

Jos määrität kuularuuveja ja lineaarisia ohjaimia uutta CNC-koneen suunnittelua varten tai vaihdat komponentteja olemassa olevaan koneeseen, DLY:n suunnittelutiimi voi tarkistaa akseliparametrisi ja vahvistaa oikean ruuvisarjan, halkaisijan, johdon ja ohjainmääritykset kullekin akselille.

Erähinta ja toimitusaika vahvistetaan samanaikaisesti teknisen eritelmän kanssa.