Кръгли водещи релси срещу квадратни водещи релси за CNC рутери

Комплект линейни релси с ЦПУ

Линейните направляващи релси (комплект за линейни релси с CNC) се предлагат в 2 вида: кръгли направляващи релси и квадратни направляващи релси. Кръглите направляващи релси са създадени първи, но не осигуряват прецизността, предлагана от компонентите с квадратни направляващи релси. Кръглата направляваща релса обаче е предпочитаната направляваща релса за вертикални движения с тежки товари. Приложението ще диктува кой тип линейни направляващи релси трябва да се използва. Критериите за избор на една пред друга не се различават от избора на която и да е друга. CNC рутер компонент, спецификация на дизайна, дефиниране на системни цели и работа върху минали успехи и грешки. Но всеки, който няма опит, може да допусне прости грешки. Най-доброто място да започнете е да научите основните качества на всеки тип и да възприемете тези, които са най-подходящи за приложението.

Технологията на кръглите направляващи релси е усъвършенствана почти до съвършенство през последните 60 години, а квадратните направляващи релси са около респектиращите 35. Повечето от присъщите проблеми с дизайна отдавна са изгладени и материалите са се подобрили драстично. Повечето проблеми възникват от неправилна употреба и неправилно приложение. А основните причини за неправилно приложение често идват от лични пристрастия или предразсъдъци, грешна преценка или естетическа преценка. Тоест, относително малка линейна профилна релса може да отговаря отлично на натоварването, скоростта и всички други изисквания. Но когато е монтирана към CNC рутер, проницателното око може да заключи, че тя изглежда слаба и определено е недостатъчна.

Един тип линейна направляваща система с втулка не е непременно по-лесна за употреба от друга. Изборът зависи изцяло от конкретното приложение. Като цяло, даден компонент с квадратна релса може да струва повече от кръглата, но трябва да се вземат предвид и други изисквания, включително цената на системата. Като минимум, тези елементи включват разходите за подготовка на леглото на CNC рутера или друга монтажна повърхност за поставяне на релсовата система, необходимата точност на позициониране и наличното пространство за линейната релсова подсистема.

Но преди да се заемете с молив върху хартия или с мишка върху подложка, решете дали да изберете квадратна или кръгла релса. Когато приложението изглежда подходящо за двете посоки, направете предварителни изчисления за най-важните качества и нужди, като се уверите, че нищо не е пропуснато.

Кръгли направляващи релси

Преди появата на квадратните направляващи релси, от кръглите направляващи релси се очакваше да задоволят всяка ситуация, свързана с линейно движение. И в продължение на много години те го правеха по възхитителен начин. Но тъй като потребителите на CNC рутери изискваха по-строги допуски за определени задачи, производителите на CNC рутери предпочитаха класическия метод на фрезоване и остъргване. Кръглите направляващи релси се използваха за периферно оборудване, когато не можеха да отговорят на изискванията за допуск.

Това не направи кръглите направляващи релси по-малко ценни или остарели. Техните предимства продължават да надвишават недостатъците им. Кръглите направляващи релси обикновено са по-евтини от квадратните направляващи релси, но това не бива да е основният критерий за никое приложение. Квадратната релса всъщност може да се повреди, докато кръглата релса може да работи гладко и безупречно. Например, кръглите направляващи релси са по-толерантни към несъответствия, лоша паралелност и моментни натоварвания в повечето... CNC машини и позволяват по-голямо разнообразие в h8 на релсата, отколкото системите с квадратни релси. Въпреки това, те могат да поддържат праволинейност на движение от 0.01 инча на 10 фута. Също така, малкият търкалящ се елемент прави движението на кръглата релса по-плавно.

За да се постигне тази точност, те се нуждаят от опора само в краищата, въпреки че много от тях се поддържат в няколко точки или по цялата си дължина. Това позволява на релсите да пресичат пролуки без проблем и безопасно да преминават от една опора към друга. Когато системата с кръгли релси изисква само сглобка вал-релса (вал, релса или вал и 2 крайно поддържани блока с 4 опорни блока), разходите за подготовка са по-ниски от тези на квадратната релса. Обикновено монтажът на кръгли релси е сравнително лесен и евтин. А обслужването и подмяната са в полза на кръглите релси.

Квадратни направляващи релси (профилни направляващи релси)

Квадратните направляващи релси първоначално са били проектирани за индустрията за CNC фрезови машини. Те са заменили интегрираните каретки и направляващи, които са неразделна част от леглото на CNC фрезовата машина. Въпреки това, някои традиционни каретки и направляващи все още осигуряват висока точност в определени ситуации.

Квадратните направляващи релси са по-твърди и по-неподвижни, но се нуждаят от права, непрекъсната опора със строги изисквания за плоскост и паралелизъм; те не могат да покриват празнините, които кръглата релса може. Тъй като обаче производителите на CNC рутери са свикнали с прецизна подготовка на леглото, това не е проблем.

Основното предимство на квадратните направляващи релси е високата им точност на позициониране, особено полезна при фрезоване и шлифоване. Те задържат от 0.0002 до 0.001 инча на дължина от 10 фута, в сравнение с 0.01 инча за кръглите направляващи релси. Те също така се справят с тази прецизност при моментно натоварване; единична каретка и единична релса са по-подходящи за това от кръглата релса. И тъй като квадратната релса се справя с по-големи натоварвания с висока точност, повечето потребители толерират малко по-малка плавност, отколкото предлагат кръглите направляващи релси.

Въпреки че единична профилна релса може да поеме моментно натоварване, това не винаги се препоръчва. Трябва да се използват 2 или повече единици, за да се балансира товарът или да се разпредели теглото. Въпреки това, една квадратна релса може да се побере там, където биха били необходими 2 кръгли направляващи релси. Профилните релси са по-лесни за употреба, защото се нуждаят от една или 2 части за цялостна система - релсата и каретката, докато кръглата релса се състои от няколко допълнителни части.

Квадратните направляващи релси имат по-висок капацитет на натоварване, определен като количеството натоварване, което устройството издържа, изминавайки определено разстояние. Например, капацитет от 20,000 100 N се базира на км. Износването е минимално, защото релсата не се плъзга, а има търкалящ се контакт. Животът на квадратните релси зависи главно от вида среда, в която се намират, правилното смазване и поддръжката. При равни други условия, кръглите направляващи релси са малко по-толерантни, защото не са толкова стегнати и не са толкова чувствителни към леки колебания. Квадратната релса е по-чувствителна към отломки и удари, въпреки че има по-висок капацитет и устойчивост на удари, които не засягат търкалящия елемент.

Като се има предвид износването, кръглата релса също така има естествени възможности за отделяне на отломки. Релсите с квадратна релса са скрити от директен достъп, но не е задължително да отделят отломки. С приложена плавна движеща сила към релсата, кръглата релса се представя по-добре от квадратната релса, защото квадратната релса може да се издърпа на някои от зоните на състезанието, докато кръглата релса има по-малка склонност към издърпване.

Изберете тип релса, която ще използвате, преди да започнете оформлението на компонентите на CNC рутера. Монтажните приспособления са коренно различни между кръглите и квадратните направляващи релси, а зоната, в която ще работите, варира, както и товароносимостта за физическия размер. Ако по-късно не се получи, смяната от една марка квадратна релса към друга е по-лесна, отколкото смяната от квадратна към кръгла релса. Всички производители следват стандарти, които позволяват известна степен на взаимозаменяемост в рамките на един тип.

Ефективността може да се разглежда от два ъгъла. Единият се отнася до коефициента на съпротивление на триене; по-малкото триене означава по-ниска вложена енергия. Съпротивлението при кръглите релси е малко по-ниско и действието им е по-плавно от това на профилните релси. Но тези, които използват квадратни направляващи релси, редовно осигуряват достатъчно мощност, за да задвижват релсите достатъчно добре. Някои също така обмислят ефективността от гледна точка на общия обхват или размер. По-малката профилна релса предлага по-малък пакет за по-големи товари.

Ударното натоварване, както при моменталното ударно натоварване, засяга всички лагери. Квадратните направляващи релси могат да поемат по-тежък товар от малка единица, така че ударът е по-скоро ударна сила. Но във всички случаи релсата се мащабира спрямо капацитета на нормалното натоварване, а не на ударното натоварване. Няма съществена разлика, освен че при тежките машини ударът е по-вреден само заради чистата маса.

Квадратните направляващи релси се предлагат с някои критични екологични ограничения, които обикновено се намират в ръководството на производителя или в ръководството за проектиране. За съжаление, проектантите не вземат предвид факторите за намаляване на номиналните характеристики достатъчно често в началните етапи на проектиране както за кръгли, така и за квадратни направляващи релси. Например, стандартният работен цикъл в САЩ е 2 милиона инча или 50 км, а за европейския пазар - 100 км или 4 милиона инча. Често стандартите препоръчват релсовата система да не се използва след 25 или... 50% от номиналния капацитет.

В каталога е

Повечето каталози за линейни ролкови и сачмени водачи съдържат информация за приложение и инженеринг за оразмеряване и монтаж. Тези параметри са необходими за определяне на динамичните товароносимости и номиналните моменти, както и на статичните товароносимости и номиналните моменти, които включват наклон, търкаляне и отклонение. Каталозите включват също графики и уравнения за определяне на живота на лагера от номиналното динамично натоварване и входните параметри на приложеното динамично натоварване. Всеки линеен ролков или сачмен лагер има уникални спецификации за скорост, ускорение, допуски, предварително натоварване и температурен диапазон.

Най-критичният параметър за профилните водачи е успоредността на движение, която е в диапазона от няколко микрометра. Ако не се спазват стриктно, лагерите се заклинват или износват преждевременно. За да се предотвратят подобни проблеми, ръководствата за монтаж подробно обхващат темата за подготовката на монтажната повърхност, монтажните допуски и успоредността на релсите. Данните за монтаж обхващат също вертикално отместване на релсите, вертикално и странично отместване на каретката, допуски на монтажните отвори, въртящ момент на болтовете и челни съединения.

Кръглите линейни сачмени лагери изискват същите съображения като профилните релси, плюс още няколко. Полярните графики илюстрират динамичната товароносимост, а графиките показват експлоатационния живот. Ниският коефициент на триене от 0.001 и спецификациите за самонастройване, дадени на кръглите направляващи релси, елиминират необходимостта от коефициенти на намаляване на мощността, обикновено приписвани на профилните релси.

Приложения

Докато квадратните линейни направляващи релси някога са стрували многократно повече от кръглите поради обширните изисквания за шлифоване, присъщи на дизайна, новите производствени техники и икономиите от мащаба насърчиха инженерите да обмислят използването на квадратни направляващи релси в по-широко приложно пространство. Квадратните линейни направляващи релси сега могат да бъдат намерени в много от същите приложения, които някога са се поддържали само от кръгли направляващи релси.

Повечето приложения могат да използват кръгли или квадратни направляващи релси. Но някои релси се заменят с другия тип, защото първият не работи. Такъв беше случаят с болнично легло, където дизайнерът започна с квадратна релса за аксиално движение. Но сглобката щеше да се блокира; не можеше да се движи свободно, освен ако монтажните болтове не бяха разхлабени, за да позволят известно въртящо се движение. Рамката на леглото просто не беше достатъчно твърда. Квадратната релса трябваше да бъде заменена със самонастройваща се кръгла релса.

Друго приложение, страдащо от подобен проблем, беше квадратна релса, монтирана към основа от ламарина във вендинг машина. Релсата не работеше, защото монтажът от ламарина не беше достатъчно твърд. Понякога проектантите повтарят грешки, когато гледат на същия проблем в различна светлина. Инженер, запознат с кръгли направляващи релси, може да се придържа към тях, независимо от нуждите на приложението от по-висока точност. Но повечето приложения не се нуждаят от точността на квадратната релса. Те трябва да разгледат цялостната системна цена, а не само цената на компонентите. А това означава включване на изискванията за всички периферни устройства и разширени проблеми.

Графиката на натоварване/експлоатационен живот на кръглата релса показва граничното натоварване за даден сачмено-втулков лагер. Въведете в диаграмата максималното натоварване на най-силно натоварения лагер и необходимия експлоатационен живот и намерете къде се пресичат двете линии. Площта през или над и вдясно от пресечната точка показва най-подходящите лагери.

Ориентацията на лагера или посоката на приложеното натоварване определя динамичната товароносимост на сачмено-втулков лагер. Корекционният коефициент се намира от посоката на приложеното натоварване спрямо ориентацията на релсите на сачмите на лагера, показани на полярната графика. За да определите товароносимостта, умножете корекционния коефициент K по динамичната товароносимост на конкретния възел.

Квадратните направляващи релси могат да превъзхождат кръглите направляващи релси при специфични обстоятелства, които изискват по-висока твърдост и по-голяма компактност по отношение на товароносимост спрямо размера. Като цяло, профилните направляващи релси предлагат по-висока товароносимост, точност и твърдост, както и по-дълъг живот.

Квадратните направляващи релси трябва да имат изключително успоредни повърхности, за да се предотврати заклинване и прекомерно износване. Те са склонни да приемат формата на монтажната повърхност, което прави необходимо стриктно спазване на спецификациите за паралелизъм.

Кръгли направляващи релси срещу квадратни направляващи релси с един поглед