Co jsou vodítka stroje a jak je vybrat?

Vodicí dráhy jsou nejdůležitější součástí obráběcích strojů, protože na nich závisí přesnost pohybu nástroje. Z článku se dozvíte, jaké jsou kruhové a lineární vedení pro CNC stroje, které je lepší vybrat - válečkové, kuličkové nebo jiné hliníkové vedení.

Jakýkoli vzájemný pohyb obrobku a nástroje nastává podél vodítek - jakési kolejnice. Po nich se prochází pracovní těleso stroje nebo zařízení s upevněným obrobkem. A protože tyto pohyby přímo ovlivňují kvalitu výrobku, musí vodítka splňovat řadu požadavků.

• Tuhost a tvrdost. Při obrábění kovů dochází k velkým řezným silám – 100 kg i více. Je nemožné, aby pracovní těleso stroje "chodilo" více, než je stanovena kvalita. Proto jsou vodítka vyráběna z legovaných ocelí - ШХ-15, 95Х18 s následným tepelným zpracováním a také z různých druhů keramiky.

• Nízká třecí síla. Při obrábění složitých dílů na CNC strojích se nástroj pohybuje trhavě a zrychleně. A kvůli zvýšenému tření se ztrácí přesnost jeho pohybů.

• Odolné proti opotřebení. U jednoduchých modelů dřevoobráběcích strojů jsou vedení odlita z jednoho kusu s ložem a u CNC strojů jsou s ním mechanicky spojena. Ale ve všech případech je oprava obtížná a zodpovědná.

Protože existuje mnoho typů a modelů strojů, vodítka pro ně jsou různá.

Tvarovacími pohyby každého stroje jsou rotace a lineární pohyb. Potřebují vhodné průvodce.

• Kulaté stoly se často používají u otočných stolů, kde je obrobek opracován ze všech stran. Nacházejí se ve frézovacích a 5osých strojích.

• Výkonové hlavy a posuvná měřítka soustruhů a víceoperačních strojů s CNC se pohybují podél lineárně vertikálně i horizontálně.

• Šikmé jsou potřebné pro specializované obráběcí stroje.

Čím jednodušší je vyrobit vodítka, tím jsou levnější, ale ne vždy poskytují požadovanou přesnost pohybů. Proto je nutné správně zvolit tvar průřezu.

• Obdélníkové, odlévané zároveň s postelí, nejjednodušší. Často se vyskytuje v levných stolních strojích.

Neliší se vysokou přesností práce, protože vlivem opotřebení vzniká vůle mezi kolejnicí a pouzdrem. Ale dají se opravit, snadno se leští.

• Trojúhelníkový nebo hranolový, přesněji proto, že díky zkoseným hranám nevznikají žádné mezery. Byly široce používány ve výrobě obráběcích strojů, ale nyní jsou postupně nahrazovány jinými typy.

• Leštěné válcové hřídele - jednoduché a běžné, snadná instalace na stroj nebo výměna. Indukční kalení a povrchová úprava zajišťují odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Existuje však nevýhoda - upevnění podél okrajů vede k prověšení pod vlastní hmotností nebo pod hmotností třmenu. Trochu, ale již vede k chybám produktu. Taková vodítka proto nejsou delší než 1 m a poměr průměru k délce hřídele by měl být alespoň 0,05 a výhodně 0,06-0,1.

• Drážkované hřídele lepší odolnost proti ohybu a kroucení. A pouzdro, které se pohybuje po hřídeli, se nemůže samo otáčet, což dodává tuhost celému stroji. Nevýhody drážkovaných hřídelí jsou stejné jako u leštěných hřídelí.A ještě jedna věc - drážkovaný hřídel je obtížné správně nainstalovat na stroj, takže jsou vzácné.

• Válcová kolejnice - jsou to obyčejná kulatá vedení, ale po celé délce jsou přivařena k hranolové podpěře. Tím se zvyšuje tuhost. Když stroj pracuje s velkými obrobky, jsou tato vedení ohnuta s ložem, takže vzájemná poloha nástroje nebo obrobku se nemění. To znamená, že se zvyšuje přesnost. A takové kolejnice jsou levné.

• "rybinový" používá se u těžkých obráběcích strojů, které vyžadují tuhost a stabilitu při střídavém a statickém zatížení. Jsou odlity z jednoho kusu s lůžkem, takže při nošení je obtížné je opravit. Brousit hoblíky po celé délce zvládne pouze výrobce nebo velmi diskrétní člověk, který bude pracovat ručně. Ale takové kolejnice slouží dlouhou dobu.

• Ocelové hliníkové profily - nejspolehlivější v práci. Díky drážkám, po kterých se kuličky nebo válečky pohybují, taková vodítka dobře drží zátěž, nehrají, nekroutí se ani neohýbají.

Kvalitu stroje ovlivňují nejen samotné kolejnice, ale také jejich protikus. Ve strojírenství se spojují do jednoho pojmu – průvodci. Tření, přesnost polohování a vše, co ovlivňuje pohyb, závisí na konstrukci tohoto páru. Proto se vodítka vyrábí různě: posuvná, rolovací a kombinovaná.

V nich se po kolejnici pohybuje pouzdro třmenu na kuličkách nebo válečcích. Na objímce jsou vytvořeny speciální drážky pro šrouby, díky kterým se kuličky, když dosáhnou okraje, vrátí do původní polohy. Připomíná to ložisko. Toto řešení má mnoho výhod.

• Dobré dynamické vlastnosti a nízké tření - třmen může rychle zrychlit a zastavit. To je nezbytné pro přesné obrábění malých dílů, jako jsou výřezy a drážky.

• Nízký odvod tepla - kolejnice se nedeformují vlivem teplotních vlivů. To je zvláště dobré pro vysoce přesná (přesná) zařízení.

• Snadno se udržuje - při opotřebení stačí kuličky vyměnit. Jsou měkčí než vodicí lišta, a proto se rychleji opotřebovávají.

Ale je tu nevýhoda - malá tlumicí schopnost. To znamená, že vibrace vznikající při řezání se neustále přenášejí do lože. To sníží přesnost obrábění a povede ke zmetkovitosti. K vibracím dochází například tehdy, když je materiál při hrubovacích operacích nerovnoměrný.

Válečková vedení se mírně liší v designu. Jsou válečkové a kuličkové.

• Válcové snesou vyšší zatížení než kuličkové. Ale tření, ke kterému dochází na koncích válců, snižuje dynamické vlastnosti.

• Kuličková ložiska jsou vhodnější pro přesnou práci, ale nesnášejí vysoké řezné parametry.

Pro obtížné podmínky jsou potřeba další konstrukce.

V nich pouzdro klouže po kolejnici po vrstvě maziva. Díky velké opěrné ploše mohou odolat vážnému zatížení, včetně nárazového zatížení, proto jsou široce používány v počátečních režimech zpracování. Ale v těchto vodítkách je statická třecí síla mnohem vyšší než pohybová třecí síla, takže při nízkých rychlostech se uzly nepohybují rovnoměrně, ale skokově.

Aby to bylo kompenzováno, používají se různá technická řešení.

• Hydrodynamické mají jednoduchý a spolehlivý design. V nich je olej nasáván mazacími drážkami mezi kolejnicí a pouzdrem, které odděluje třecí plochy. Tyto drážky jsou umístěny po celé délce kolejnice. Tato vodítka mají vysokou tuhost a dobré tlumicí vlastnosti. Nevýhody - fungují dobře jen ve vysokých otáčkách, jinak nedochází k hydrodynamickému efektu. Provozní podmínky se navíc zhoršují při zrychlování a zpomalování.Tato vodítka jsou široce používána v hoblovacích a karuselových strojích.

• Hydrostatické tyto nevýhody nemají. V nich je mazání dodáváno pod tlakem z čerpadla, proto je na povrchu vždy olejový film o tloušťce 10-50 mikronů a někdy 100 mikronů.

Mají však vážné nevýhody - potřebují zařízení pro cirkulaci a filtrování oleje, během provozu dochází k zahřívání a k upevnění třmenu v požadované poloze jsou zapotřebí speciální zařízení. Systém je navíc náročný na údržbu.

Hydrostatická vedení jsou široce používána v těžkých a jedinečných vysoce přesných CNC strojích. Jsou otevřené a uzavřené. Otevřené (bez proužků) mají jednodušší konstrukci a používají se za stabilních provozních podmínek a velké hmotnosti třmenu. Uzavřené lépe odolávají ohýbání a překlápění, ale vyžadují pečlivou a nákladnou konstrukci.

• Aerostatické používají vzduch místo oleje. Proto mají nízké tření, vysokou přesnost a trvanlivost. A pokud odeberete přívod vzduchu, třmen bude na rozdíl od hydrostatických zařízení bezpečně upevněn. Horší je ale jejich tuhost a dynamika, navíc se kvůli nízké hustotě vzduchu objevují výkyvy. Rovněž je nutné pravidelně čistit vzduchové kanály.

Tato vodítka se osvědčila u lehkých obráběcích strojů. Používají se v souřadnicových měřicích strojích, strojích na plošné spoje a podobných zařízeních.

Používá se polotekuté nebo kapalné mazání, smíšené valivé a kluzné tření a další řešení. Poskytují vysokou tuhost a hladký chod. Mají ale krátkou životnost.

Hlavním úkolem je zajistit, aby mezi třecími částmi nebylo nic jiného než olej. Za tímto účelem jsou vodítka chráněna speciálními zařízeními.

• Gumová vlnitá ochrana nedává chladicí kapalinu (řezná kapalina) dostat na kovové výrobky, bude chránit před prachem a drobnými nečistotami. Neporadí si ale s ostrými třískami nebo velkými předměty, například když obrobek spadne na postel.

• Ochrana proti rolování je spolehlivější. Při pohybu se třmen sroluje a na druhou stranu se naopak rozvine. Vodítka jsou proto vždy přelepena kovovou páskou, byť tenkostěnnou.

• Teleskopický je nejspolehlivější. Tlustý box se rozšiřuje na celou délku vodítek a uzavírá je na všech stranách.

Mějte ale na paměti, že čím masivnější ochrana, tím větší úsilí dá její složení. A tím silnější je tření. Teleskopickou verzi byste proto neměli brát pro slabé nebo přesné stroje, které vyžadují vysoké dynamické vlastnosti. Ani na ochraně se ale nedoporučuje šetřit.

• Vodítka je někdy potřeba čistit ručně. To vyžaduje škrabku.

• A pokud se během provozu vytváří příliš mnoho nečistot, je vhodné připevnit stěrač na třmen.

A technika miluje péči.

• Hadr je ideální pro odstranění nečistot a starého oleje z povrchů.

• A olej na mazání povrchů chrání díly před korozí. Kromě toho musíte vodítka pravidelně oplachovat v oleji, abyste je očistili od oxidů.

Ale pokud tyto nástroje nefungují, vždy si můžete koupit nové průvodce.

Při opravě si můžete jednoduše koupit stejná vodítka. Nebo můžete stroj upgradovat. Stačí vzít v úvahu několik bodů.

• Vodítka jsou předem načtena. Reguluje se průměrem kuliček nebo válečků ve vozíku. Například u soustruhů s CNC v osách X a Y by interferenční síla měla být 0,08C. A pro osu Z by to mělo být 0,13C. Pak je zaručena vysoká tuhost celé konstrukce.

• Vodítka musí odpovídat třídě přesnosti celého stroje.

Určete typ produktu.

• Pro měkké obrobky kratší než 1 m jsou vhodné leštěné hřídele.

• K ostření kovu nebo velkých kusů dřeva potřebujete profilové lišty.

A nakonec nakupujte komponenty pouze v důvěryhodných obchodech.