Як вибрати 3-осьову кулькову гвинтову систему для фрезерного верстата з ЧПУ

Деякий час тому ми обговорювали індивідуальний проект фрезерного верстата з ЧПУ з клієнтом, який планував обробляти алюміній і легку сталь.

Його головними проблемами були не тільки ціна, але й:

• Жорсткість машини
• Точність позиціонування
• Якість попереднього завантаження
• Сумісність компонентів
• Довгострокова-надійність

Насправді це дуже часто зустрічається в проектах верстатів з ЧПК. Багато машинобудівників витрачають багато грошей на шпинделі та двигуни, але недооцінюють важливість системи лінійного руху.

Насправді продуктивність верстата з ЧПК часто значною мірою залежить від якості:

• Лінійні напрямні
• Кулькові гвинти
• Опорні блоки
• Узгодження попереднього навантаження
• Точність складання

Вибір неправильної 3-осьової кулькової гвинтової системи може призвести до:
 

• Вібрація під час різання
• Люфт
• Погана обробка поверхні
• Нестабільна точність
• Надмірний шум
• Скорочений термін служби машини

У цій статті ми пояснимо, як вибрати правильну 3-осьову кулькову гвинтову систему для фрезерного верстата з ЧПК на основі реальних інженерних міркувань.

Що таке 3-осьова кулькова гвинтова система?

3-осьова кулькова гвинтова система зазвичай відноситься до повної системи передачі лінійного руху, яка використовується на: осі X-, осі Y- і осі Z- машини з ЧПК.

Типова система лінійного переміщення з ЧПК включає: лінійні напрямні, підшипникові блоки, кулькові гвинти, гайки кулькових гвинтів, опорні блоки BK/BF, муфти, крокові або серводвигуни, кронштейни для кріплення двигуна.

Для фрезерних верстатів з ЧПК всі три осі повинні працювати разом із високою жорсткістю та стабільним контролем руху.

На відміну від простих деревообробних фрезерів, верстати для різання алюмінію та сталі висувають набагато вищі вимоги до механічної конструкції.

Чому жорсткість фрезерного верстата з ЧПК має значення

Багато-розробників ЧПК, які вперше зосереджуються на швидкості чи потужності двигуна.

Однак жорсткість часто є реальним фактором, який визначає якість обробки.

При різанні алюмінію або легкої сталі машина відчуває значні зусилля різання. Якщо лінійна напрямна або кулькова гвинтова система недостатня жорсткість, машина може страждати від:

• вібрація
• Балакучі знаки
• Неточні розміри
• Нестабільна глибина різання
• Знос інструменту

Ось чому багато виробників ЧПК віддають перевагу лінійним направляючим HGR25 або навіть рейкам HGR30 замість менших розмірів, таких як HGR15 або HGR20, для важких -навантажень.

Більші рейки забезпечують:

• Краща вантажопідйомність
• Більш висока жорсткість конструкції
• Покращена стабільність
• Краща стійкість до деформації

Для фрезерних верстатів із ЧПК середнього-розміру HGR25 є одним із найпоширеніших варіантів.

Вибір правильного кулькового гвинта для кожної осі

Вибір кулькового гвинта повинен базуватися на: розмірі машини, навантаженні на вісь, довжині ходу, швидкості руху, силі різання, крутному моменті двигуна.

Для більшості фрезерних верстатів із ЧПК середнього розміру кулькові гвинти SFU2005 широко використовуються для осей X і Y.

Чому SFU2005 популярний

«2005» означає:

• Діаметр шурупа 20 мм
• свинець 5 мм

Ця комбінація забезпечує хороший баланс між: жорсткістю, точністю позиціонування, вантажопідйомністю та контролем швидкості.

Для обробки алюмінію часто віддають перевагу SFU2005, оскільки більший діаметр допомагає зменшити прогин на великих відстанях.

Що щодо осі Z-?

Вісь Z- зазвичай має меншу довжину переміщення, але більшу концентрацію вертикального навантаження.

Багато будівельників обирають: SFU1605 або SFU2005 залежно від ваги шпинделя та конструкції машини.

Переваги SFU1605:

• Легша вага
• Нижня інерція
• Полегшене прискорення двигуна
• Підходить для компактних структур осі Z-

Переваги SFU2005

• Більш висока жорсткість
• Краща підтримка-великого навантаження
• Знижена вібрація

Для важчих налаштувань шпинделя SFU2005, як правило, є безпечнішим вибором.

Чому попереднє завантаження важливе

Однією деталлю, яку багато постачальників ігнорують, є попереднє навантаження.

Однак попереднє натяг надзвичайно важливе для точності верстата з ЧПК.

Попереднє натяг лінійної направляючої допомагає зменшити: зазор, вібрацію, помилку позиціонування, нестабільність руху.

Багато професійних виробників ЧПК віддають перевагу попередньому натягу G2 або G3, оскільки системи з попереднім натягом забезпечують кращу жорсткість під час різання.

Без належного попереднього натягу в машині може виникнути люфт або вібрація, навіть якщо використовуються високо-якісні рейки.

У той же час може збільшитися надмірне попереднє навантаження: тертя, тепло і навантаження на двигун.

Збалансована конфігурація попереднього навантаження важлива-для довгострокової роботи машини.

HGR25 проти HGR30: що вибрати?

Багато виробників ЧПК вагаються між HGR25 і HGR30.

Обидва є загальними виборами для фрезерних верстатів з ЧПК, але вони мають різні пріоритети.

Для більшості застосувань з алюмінію та легкої сталі HGR25 вже достатньо в поєднанні з міцною рамою машини.

HGR30 стає більш привабливим для: великих портальних верстатів, агресивного різання, високої потужності шпинделя та промислового застосування.

Поширені проблеми сумісності в конструкціях з ЧПК своїми руками

Однією з найбільших проблем у нестандартних проектах з ЧПК є невідповідність сумісності.

Багато користувачів купують компоненти окремо у різних постачальників і пізніше виявляють проблеми зі збіркою.

Серед поширених проблем:

Неправильна відповідність підтримки BK/BF

Обробка кінців кулькової гвинти може не відповідати опорним блокам.

Невідповідність розміру муфти

Діаметр вала двигуна та діаметр вала гвинта можуть не збігатися з муфтою.

Проблеми з вирівнюванням корпусу гайки

Погано спроектовані корпуси гайки можуть спричинити помилки центрування та збільшення тертя.

Несумісність рейки та блоку

Різні бренди іноді використовують дещо різні допуски або розміри.

Помилки положення кронштейна двигуна

Неправильна конструкція кронштейна може створити проблеми з центруванням двигуна.

Ось чому багато виробників ЧПК тепер віддають перевагу придбанню повного набору кулькових гвинтів з ЧПК або повного рішення лінійного руху в одного постачальника.

Повний комплект 3-осьового кулькового гвинта проти окремої покупки

Купівля повної 3-осьової кульково-гвинтової системи від одного постачальника дає кілька переваг.

Краща сумісність

Усі компоненти підбираються разом перед відправленням.

Простіший монтаж

Процес складання стає набагато простіше.

Знижений ризик

Менша ймовірність невідповідності обробки або помилок розмірів.

Спрощена доставка

Одне постачання зазвичай простіше та дешевше, ніж закупівля від кількох постачальників.

Технічна підтримка

Повний постачальник може допомогти перевірити сумісність між:

• Лінійні рейки
• Лінійні блоки
• кулькові гвинти
• Підрозділи підтримки
• Муфти
• Двигуни
   

Для багатьох закордонних покупців це особливо важливо, оскільки заміна несумісних частин після міжнародної доставки може бути дуже дорогою.

Вам слід вибрати катані чи шліфовані кулькові гвинти?

Це ще одне поширене питання в проектах машин з ЧПК.

Багато користувачів плутають:

• Катані кулькові гвинти C7
• Шліфовані кулькові гвинти

Насправді:

• C7 зазвичай асоціюється з кульковими гвинтами
• C5 або C3 більш поширені для прецизійних гвинтів

Для більшості алюмінієвих фрезерних верстатів із ЧПК достатньо-високоякісних кулькових гвинтів C7.

Шліфовані кулькові гвинти стають більш важливими для:

• Над-висока точність обробки
• Шліфувальні машини
• Напівпровідникова апаратура
• Високошвидкісна промислова автоматизація-

Правильний вибір залежить від фактичних вимог до обробки та бюджету.

Рекомендована конфігурація для середнього фрезерного верстата з ЧПК

Для різання алюмінію та легкої сталі загальна конфігурація може включати:

Вісь X-

• Рейки HGR25
• Блоки HGW25
• ШВП SFU2005
• Блоки підтримки BK/BF
• Двигун із замкнутим -контуром NEMA23

Вісь Y-

• Рейки HGR25
• SFU2005
• Середнє попереднє навантаження
• Жорстка система зчеплення

Вісь Z-

• HGR20 або HGR25
• SFU1605 або SFU2005
• Компактний кронштейн двигуна
• Зменшена рухома маса

Цей тип налаштування забезпечує хороший баланс між: жорсткістю, точністю, вартістю та надійністю.

Резюме

Верстат з ЧПК настільки стабільний, наскільки стабільний його система лінійного руху.

Вибір правильної 3-осьової кульково-гвинтової системи полягає не просто в індивідуальному виборі рейок і гвинтів. Справжнім завданням є забезпечення належної сумісності, попереднього натягу, жорсткості та точності складання всієї машини.

Для обробки алюмінію та легкої сталі правильно підібрані компоненти можуть значно покращити:

• Якість обробки
• Стійкість різання
• Точність позиціонування
• Термін служби машини

Якщо ви створюєте фрезерний верстат з ЧПК, фрезерний верстат або систему автоматизації та не знаєте, як підібрати:

• Лінійні напрямні
• Кулькові гвинти
• Підрозділи підтримки
• Муфти
• Двигуни

DLY може допомогти забезпечити повне сумісне рішення лінійного руху з ЧПК на основі структури вашого верстата та вимог до застосування.

Обговоріть свій проект із ЧПУ

Зв'яжіться з нами

Номер телефону/WeChat: 16605788856

Whatsapp:+8616605788856

Електронна адреса: dlyexport2@dlybearing.com