Самодельные линейные направляющие. Цилиндрические направляющие
Здравствуйте Господа 3dшники!
Прошу не судить меня строго за мой первый пост, так как последние мои рукописи - это письма домой из армии,так что писатель из меня никакой.
Что сподвигло на написание? Да просто хотел озвучить свои мысли вслух, посоветоваться и посовещаться.
Может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Как и многих здесь присутствующих, путь 3d_printа для меня начался с Rep-Strap.
Сколхозил худо-бедный принтер и ваяю.. для себя, для друзей, некоторые вещи даже покупали.
Ну да ладно.... не об этом.
Во общем проблема как и у многих с линейными подшипниками и направляющими.
Направляющих..... ПОЛНО. Работаю ИТ-специалистом, так что струйников через меня прошло "немало".
Жаль только, что диаметр у всех разный и нестандартный: 9.5мм, 10.5мм и тд... 8мм-осей попалось штук 6-8.
Купил направляющие из нержавейки диаметрами 8мм, 10мм, 12мм. и соответственные ЛП.
Вроде как то все работает, только то люфты, то борозды на осях образуются....
Раньше каретки катались на капролоновых втулках, которые иногда подклинивали...
Соглашусь, что кое-где виной было моё рукожопство, и вообще первый блин комом).
Сейчас проектирую H-Bot и голова греется... какие взять направляющие.... чтобы не борозд, не люфтов, не клинов.
А также чтобы сейчас, и безвозмездно, (те ДАДОМ)(с)Сова), и чтоб печаталось быстро, качественно, красиво!)
Оси и ЛП.... - нахлебался...
Оси и капролоновые втулки... - знакомый токарь уехал из города
Рельсы... - по отзывам, смотря на какого продавана напорешься.
Каретки на подшипниках качения...-получилось громоздко, гремит, грохочет, опять же мое рукожопство.
Пробовал печатать втулки из тримерной лески - межслойное сцепление слабое, и вообще так и не научился печатать леской.
Видел, продается для печати хороший нейлон, но думаю пока рано на таком принтере браться за "Виллиама, нашего Шекспира" (с).
О втулках из ABS мнения тоже расходятся.
......................................................
Вчера уснуть не мог, нашел на Yuotube видео где один парень показывал.... короче вот видео: Повторюсь: может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Но оно мне понравилось и я решил с ним поэкспериментировать.
В видео парень использовал тефлоновые трубки.
Моя мысль была проще - совместить ABS и Neylon в "линейном подшипнике-втулке".
Из ABS напечатать обойму, а шариками-роликами там будут кусочки триммерной лески.
На пальцах не объясню, покажу во FreeCade.
Мысль первая:
И тут Остапа понесло. А если во так:
Мысль вторая:
или вот так:
Вообщем фантазировать можно много.
Сегодня пятница, а принтер на работе. Вот что сегодня успел воплотить:
Современная обработка материалов и изготовление сложных деталей предусматривает использование высокоточных станков. Высокоточное оборудование подразумевает, что и детали из которых оно выполнено тоже высокотехнологичны и точны. И для каждого вида станка свои требования для этих деталей.
Чтобы достичь требуемой точности обработки целой партии изделий, нужно обеспечить чёткое выполнение всех необходимых операций и многократное безошибочное их повторение. Такую задачу успешно выполняют станки с числовым программным управлением (ЧПУ).
Перемещение заготовки, обрабатывающего инструмента и связанных с ними элементов конструкции станка обеспечивают направляющие .
Устройство
Самое общее описание направляющей: она представляет собой узел, обеспечивающий перемещение заготовки, инструмента и связанных с ними элементов по нужной траектории с заданной точностью .
Основные части направляющей — прочный вал или профильная направляющая и перемещающиеся по ним подвижные узлы , несущие на себе рабочие элементы станка.
Конструктивные решения направляющей, а также обеспечение перемещения по ней очень разнообразны и подчинены выполнению конкретных задач металлообработки.
Устройство профильной рельсовой направляющей типа Hiwin
Принципы работы
Направляющие станка с ЧПУ закрепляются до такой степени надёжно, чтобы были исключены даже их минимальные сдвиги при работе оборудования — под действием веса, перемещения или вибрации рабочих узлов.
В процессе обработки заготовок по направляющим, под управлением заданной программы, без затруднений передвигаются и прочно закрепляются функциональные узлы станка, обеспечивая выполнение необходимых рабочих операций.
Используются, в зависимости от способа перемещения подвижного узла, направляющие скольжения, качения и комбинированные , которые сочетают как катящееся, так и скользящее перемещение.
Направляющие скольжения , в которых поверхность вала непосредственно соприкасается с перемещающейся по нему втулкой , подвержены действию значительных сил трения, которые в процессе работы значительно меняются по направлению и силе. Нагрузка трением изнашивает направляющие. Кроме того, на работе направляющих скольжения сильно сказывается разность между силой трения в состоянии покоя и силой трения во время движения.
На малых скоростях из-за этой разности перемещение рабочих узлов происходит скачкообразно – для станков с ЧПУ это недопустимо.
Чтобы уменьшить влияние сил трения, применяют антифрикционные пластиковые накладки, а также ряд других способов снижения этих сил. В зависимости от того, каким способом уменьшается трение, направляющие скольжения подразделяются на гидростатические, гидродинамические и аэростатические.
В гидростатических жидкостная (масляная) смазка присутствует при любой скорости скольжения, соответственно, обеспечивается и равномерность движения, и высокая его точность.
У таких направляющих два проблемных момента: сложно устроенная система смазывания, а также необходимость специальных фиксирующих устройств для закрепления перемещенного узла в нужном положении.
Гидростатические направляющие снабжены специальными масляными карманами, в которые смазка подаётся под давлением и вытекает наружу, создавая масляный слой по всей длине соприкосновения поверхностей. Толщина слоя регулируется.
Гидродинамические эффективно уменьшают трение за счёт «всплывания» движущегося узла в масле, заполняющем зазоры между смазочными канавками на рабочих поверхностях направляющих при движении по ним перемещаемых узлов.
Хорошо работают гидродинамические направляющие только при значительных скоростях скольжения.
Проблемными моментами является разгон, а также торможение движущейся части.
Аэродинамические работают на воздушной подушке.
Конструктивно они похожи на гидростатические, имеют карманы, в которые под давлением подаётся воздух.
По сравнению с масляной, воздушная подушка выдерживает меньший вес и хуже гасит толчки и вибрации.
Подводящие воздух пути, как и зазор между разделяемыми поверхностями, легко засоряются.
Вместе с тем, в отличие от гидростатических направляющих, аэростатическим не нужна дополнительная фиксация: сразу после прекращения подачи воздуха подвижная часть плотно садится на вал.
Направляющие качения
, в соответствии с формой подшипников, бывают шариковыми и роликовыми. При сопоставимых габаритах роликовые выдерживают более значительную нагрузку. Конструктивно они состоят из комплекта «рельс-каретка», «линейный подшипник-вал», «рельс-рельс с плоским сепаратором»
.
Такие направляющие имеют сниженные показатели трения, обеспечивают точное перемещение и остановку в нужном положении, при малых скоростях перемещение по ним не теряет плавности. Смазывание направляющих качения также не представляет трудностей.
Вместе с тем, они имеют более высокую стоимость, хуже гасят сотрясения и более, чем направляющие скольжения, чувствительны к загрязнению.
Комбинированные направляющие сочетают скольжение по одним граням со скольжением по другим. Этот вид направляющих наиболее широко распространён и объединяет как достоинства, так и недостатки направляющих качения и скольжения.
Классификация, области применения, достоинства и недостатки
Форма несущего вала направляющих может быть линейной и круговой; их располагают горизонтально, вертикально и наклонно. Закрепление направляющих производится либо по всей длине, либо только на конечных участках.
По профилю вала линейные направляющие подразделяются
Цилиндрические рельсы (полированный вал ). Форма сечения – круг. Полированный вал является самой бюджетной и распространённой направляющей, лёгкой в обработке и установке: закрепляются лишь концы. Поверхность такого вала закалена, гладкость её практически идеальна, движение подшипниковых муфт по этой поверхности происходит с очень небольшим трением.
Однако там же, где достоинства, коренятся и недостатки: лёгкость крепления – это, в то же время, отсутствие жёсткой связи с рабочим столом и провисание в случае значительной длины и/или нагрузки.
Комплект «шариковый подшипник-полированный вал» отличается невысокой ценой. При этом у подвижных втулок небольшая грузоподъёмность . Как правило, имеется люфт , который увеличивается по мере эксплуатации. Срок службы при нормальных температурных условиях составляет 10000 часов, но при нагревании рабочей зоны значительно сокращается.
Имеет профилированные прямые углубления-борозды, дорожки качения, по всей длине, предназначенные для дополнительного закрепления перемещающихся по валу втулок с рабочими узлами станка. При этом люфт, по сравнению с полированным валом, значительно уменьшается и, ввиду более сложной технологии изготовления, возрастает цена таких направляющих.
Направляющие с плоскими рельсами прямоугольного сечения, как правило, профилированы шлицами под применяемые тела качения.
Так, шариковые профильные направляющие обеспечивают прецизионное перемещение , действительную прямолинейность , грузоподъёмность . У них низкий люфт . Они износоустойчивы . Их используют для комплектования робототехнических линий, в металлорежущих станках и прецизионной металлообработке
Вместе с тем, устанавливать такие рельсы достаточно сложно; высоки требования к прямолинейности и шероховатости. По стоимости, ввиду сложности производства, они гораздо менее доступны, чем полированные валы.
Роликовые профильные направляющие имеют плоские дорожки качения. В опорных модулях установлены ролики. Ещё грузоподъёмнее, жёстче и долговечнее, чем шариковые шлицевые. Используются во фрезерных станках с высокой нагрузкой.
Призматическая направляющая ласточкин хвост
Призматические направляющие с рельсами треугольного сечения и направляющие «ласточкин хвост» с трапециевидным сечением применяют там, где нужны соединения повышенной жёсткости , например, в металлорежущих станках.
В частности, направляющие «ласточкин хвост»
выполняются со станиной как одно целое. Изготовление, а также ремонт «ласточкиных хвостов» — сложные процедуры, требующие больших трудозатрат. Вместе с тем, они обеспечивают высокоточное перемещение подвижных элементов
.
Технические характеристики
Благодаря своей конструкции, направляющие обеспечивают только одну степень свободы при перемещении по ним подвижного узла.
По «роду деятельности» они должны обладать высокой прочностью и износостойкостью.
Поэтому основными материалами для изготовления их опорных частей (валов и рельсов) являются:
серый чугун . Его используют при изготовлении направляющих, которые составляют одно целое со станиной.
Сталь. Её применяют для изготовления съёмно-накладных направляющих. Используют закалённые стали с высокой твёрдостью (60-64HRC), например, марки 40Х с закалкой ТВЧ.
Изготовление направляющих предусматривает такую их длину, которая обеспечивает полное покрытие станины либо наращивание до требуемых размеров.
Нормы точности при изготовлении направляющих стандартизованы и составляют 0,02мм допустимого отклонения при длине 1 метр .
Регламентируется также допустимая шероховатость поверхности и габаритные размеры в соответствии с рабочей нагрузкой.
В частности, на небольших станках, имеющих рабочее поле 30х40см диаметр направляющих должен составлять 2,5 см.
Площадь рабочего поля и твёрдость обрабатываемого материала определяют также необходимый класс направляющих. Так, при рабочей площади свыше 0,7м 2 с обработкой стальных заготовок потребуются только профильные рельсы. Более бюджетный вариант полированного вала в этом случае непригоден.
Для каждой конкретной области работ по разработанным алгоритмам проводится расчёт, определяющий оптимальный вариант параметров направляющих станка.
Чтобы уменьшить коэффициент трения, применяют пары скольжения «металл-пластик», причём пластиковыми насадками служат фторопласт, тефлон, торсайт и подобные материалы.
Для обеспечения плавности движения гидростатических и комбинированных направляющих используют специализированные «антискачковые» масла.
Установка
Правильная и точная установка направляющих станка с ЧПУ – залог его безотказной работы.
Поэтому перед началом этой операции удаляют все загрязнения с кромок и плоскости базовой установочной поверхности, которая должна иметь строго горизонтальное, выверенное уровнем, расположение.
Рассмотрим установку двухрельсовой направляющей .
Выбирают, согласно нанесённой на него маркировке, основной рельс.
Если основной рельс крепится к боковой кромке базовой поверхности , он осторожно помещается на опорную поверхность и временно закрепляется болтами в слегка прижатом к боковой кромке положении.
При этом метка на рельсе совмещается с боковой базовой поверхностью опоры. Крепёжные отверстия рельса не должны быть смещены относительно базовых.
Затем винты, фиксирующие рельс, затягиваются по порядку, чтобы рельс плотно прижался к боковой опорной поверхности.
Так устраняется смещение в горизонтальной плоскости.
После этого затягиваются установочные болты (вертикальные) по порядку, от середины к концам рельса. При этом необходимый крутящий момент затяжки определяется динамометрическим ключом.
Если основной рельс не имеет прижимных винтов , которые обеспечивают боковое крепление, его устанавливают с применением тисков .
Крепёжные болты затягивают временно, а затем, прижимая рельс небольшими тисками к базовой боковой кромке в тех местах, где находятся установочные болты, полностью затягивают эти болты с предписанным усилием, перемещаясь от одного конца рельса к другому.
В том случае, если базовая кромка со стороны основного рельса отсутствует , его выравнивание в горизонтальной плоскости осуществляют с помощью визирного уровня, цифрового индикатора или поверочной линейки.
После правильного монтажа основного рельса, параллельно ему устанавливают вспомогательный рельс .
При этом используют поверочную линейку . Она размещается параллельно основной направляющей; параллельность определяется цифровым индикатором. После того, как параллельность достигнута, закрепляют болты вспомогательного рельса окончательно.
Кроме того, применяют специальные направляющие линейки , а также выравнивание положения вспомогательного рельса с помощью кареток из комплекта рельсовых направляющих .
Чтобы установить каретки, на них помещают стол и временно закрепляют его рабочими болтами. Затем прижимают каретки со стороны основного рельса к боковой базовой поверхности стола фиксирующими болтами и устанавливают стол. После этого установочные болты на основной и вспомогательной стороне полностью затягиваются.
Если каретки используют для правильной установки вспомогательного рельса по основному, то стол помещают на каретки главного рельса, а вспомогательный временно закрепляют.
Установочные болты двух кареток на главном рельсе и одной из двух кареток на вспомогательном затягивают полностью.
Затем болты на вспомогательном рельсе полностью затягивают по порядку при временном закреплении второй каретки на вспомогательном рельсе.
При этом главный рельс служит ориентиром, а стол с каретками – индикатором параллельности.
Для обработки крупномерных заготовок направляющие наращиваются до нужной длины соединением нескольких секций . Предприятия-поставщики специально оговаривают такую возможность.
Секции для стыкового соединения маркируются таким образом, чтобы обеспечить последовательный их монтаж. При этом установочные болты располагаются ближе к концам соединяемых секций.
Секции по всей длине должны быть обеспечены опорой . Поэтому может потребоваться наращивание самой станины.
Секции наращивания проводятся через те же процедуры установки, что и основные.
Машинная обработка – одна из наиболее подробно и разнообразно оснащённых производственных отраслей. Для станков с программным управлением имеется широкий выбор комплектующих.
Правильный подбор оптимального конструктивного решения и отъюстированная установка направляющих станка с ЧПУ – надёжная гарантия качества металлообработки на этом станке.
В конструкции станка с ЧПУ используется несколько типов направляющих. Самодельные устройства нередко комплектуются рельсами из каретки печатной машинки, принтера или покупными. Качество и характеристики направляющих влияют на возможности станка с ЧПУ и точность обработки, поэтому экономить на их покупке не стоит.
Валы круглого сечения
Наиболее широко применяемый и недорогой тип направляющих это полированные валы. Они просто монтируются, обрабатываются, купить такие детали не проблема. Валы производят из высокопрочной стали, в основном, шарикоподшипниковой, марок ШХ15 СГ, ШХ15, 95Х18-Ш. Они дополнительно подвергаются индукционному закаливанию верхних слоев, после чего полируются. Закалка индукционным методом повышает срок эксплуатации и снижает степень износа. Полированная поверхность позволяет двигаться каретке с минимальным трением за счет идеальной гладкости. Фиксируются валы своими руками, с двух концов, очень просто и быстро.
В продаже множество подделок, выполненных из металла низкого качества. Ведь проверить твердость стали на месте не представляется возможным.
Эта модель направляющих обладает рядом недостатков:
- нет фиксации на основании. Вал удерживается лишь за счет двух концевых крепежей, что значительно облегчает установку своими руками, но делает направляющие независимыми от столешницы. Это увеличивает вероятность неточностей при обработке, направляющие может повести, со временем они искривляются.
- провисают на длинных отрезках. В связи с провисанием валы длиннее 100 см в станкостроении не применяют. Следует также учитывать соотношение толщины и длины вала. Оптимальным считается соотношение 0,05, а лучше от 0,06 до 0,1.
Линейные подшипники на круглый вал
Используется два типа линейных подшипников для направляющих:
- шариковые втулки;
- подшипники скольжения.
Шариковые втулки или подшипники качения по сравнению с каретками рельс обладают двумя большими недостатками: малая грузоподъемность, большой люфт. Чтобы каретка не разворачивалась, нужно на каждую ось ставить по паре валов. Минусы шариковых подшипников качения:
- выдерживают малую нагрузку;
- невысокий ресурс работы — шарик прилегает к валу лишь в единой точке, поэтому здесь образуется высокое давление. Постепенно в месте соприкосновения пробивается канавка и вал необходимо своими руками менять;
- большой люфт — дешевые подшипники (а их большинство) производятся со значительным люфтом;
- легко забиваются опилкой и пылью.
Подшипники скольжения. Подшипники этого типа изготавливают из мягких металлов, капролона, они работают по принципу трения скольжения. Если при эксплуатации выдерживаются все допуски, грузоподъемность и точность такого подшипника не меньше, чем качения. Вместе с тем, ему не страшны опилки и пыль. Но это касается лишь бронзовых деталей, грамотно обработанных.
Постепенно изделие изнашивается и его необходимо периодически подгонять, чтобы убрать зазоры. Чаще всего при изготовлении направляющих своими руками, используются более доступные шариковые подшипники.
Шлицевые валы
Вал круглого сечения имеет продольные пазы, по которым двигаются шарики втулки. Конструкция обладает повышенной жесткостью по сравнению простыми шлифованными валами, более длительным сроком эксплуатации, способна воспринимать с втулки усилия кручения.
При этом они также просто устанавливаются на два крепления по концам. Благодаря конструкции можно обеспечивать натяжение вала, поэтому их используют при необходимости крепежа направляющих по концам.
Один из основных минусов шлицевых направляющих — их высокая цена, поэтому в обычных станках с ЧПУ они используются редко.
Цилиндрические валы
Конструкция цилиндрических валов позволяет удерживать уровень по всей длине, полностью исключая провисание под весом каретки или своим собственным. Такие направляющие называются еще линейными опорными валами, фиксируются они прямо к корпусу станка с ЧПУ через предусмотренные в опорах резьбовые отверстия. По таким направляющим могут двигаться каретки большого веса без провисания.
Минусы цилиндрических валов:
- малый срок эксплуатации;
- заметный люфт втулок.
Если подшипники линейного типа одинаково работают с нагрузками разного направления, то на цилиндрических валах каретки показывают меньшую стабильность. Это объясняется замкнутой поверхностью втулок, которой не обладают каретки. Поэтому следует быть готовым к тому, что аппарат с ЧПУ малого размера с увесистой кареткой на опорных валах будет работать с большей погрешностью, нежели такой же станок с ЧПУ на обычных круглых рельсах.
Технология изготовления цилиндрических рельс очень проста, поэтому их производят и известные фирмы, и кустарные мастерские. Этим объясняется разброс технических характеристик и цен. Зачастую каретки и рельсы одного изготовителя «ноу нэйм» не совпадают.
Профильные рельсовые направляющие
Такие направляющие устанавливаются в станках ЧПУ особой точности, фиксируются прямо к станине, они могут быть шариковыми и роликовыми.
Шариковые профильные направляющие
На профильных направляющих есть дорожки, по которым перемещается каретка. Поэтому нагрузка распределяется равномерно по длине дорожки: шарик каретки прилегает к рельсу по дуге. Рельсы-направляющие характеризуются геометрической точностью. При перемещении тяжелой каретки их прямолинейность не нарушается. Служат они долго и практически не дают люфт.
Минусы шариковых рельс:
- к местам крепления существуют высокие требования по прямолинейности и шероховатости;
- достаточно сложно монтируются на станок с ЧПУ.
В продаже можно найти модели кареток и направляющих с разными грузоподъемностью и преднатягом. Производство рельс дорого, технология сложна. Поэтому кустари не занимаются их изготовлением, а представленная на рынке продукция достаточно качественная. Достойные направляющие выпускают, например, под марками ТНК и Hiwin.
Роликовые профильные направляющие
Это одна из разновидностей профильных рельс с плоскими пазами качения. Опорные модули вместо шариков оснащаются роликами. Благодаря этой разнице направляющие получаются еще более жесткими, выдерживающими большие грузы и длительный срок эксплуатации. Такие рельсы устанавливают на интенсивно работающее оборудование для фрезеровки камня, прочных марок стали и чугуна.
Призматические рельсы и «ласточкин хвост»
Их устанавливают на металлообрабатывающих производствах, где требуется повышенная жесткость. Рельсы «ласточкин хвост» представляют собой два скользящих друг по другу, плоских элемента. Отличие конструкции в большой плоскости соприкосновения. Такие рельсы нельзя демонтировать, они являются частью станины. Их производство и ремонт довольно сложны, поменять их своими руками вообще невозможно. Поэтому конструкция используется только в профессиональных станках с ЧПУ.
Самодельные направляющие из того, что нашлось под рукой
Простейшие направляющие можно собрать своими руками из металлического уголка, подшипников, гаек и болтов. Алюминиевые уголки для направляющих использовать не стоит — деталь придется менять очень часто. Ведь шарикоподшипники каретки будут выедать в ней дорожки. Предпочтительнее стальной уголок или кругляк. В зависимости от интенсивности использования его можно закалить или оставить, как есть. Но непременно следует отшлифовать, уменьшив трение. Наиболее простой и бюджетный вариант это направляющие из старого принтера.
Не следует подбирать слишком широкие подшипники, это бесполезно. Ширина «выедаемой» дорожки на направляющей не зависит от габаритов подшипника. Диаметр болтов должен совпадать с внутренним поперечником подшипника.
В данной статье будут рассмотрены виды направляющих для станка с ЧПУ, их основные особенности и преимущества.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОЛИРОВАННЫЕ ВАЛЫ
Самый распространенный и бюджетный вид направляющих. Отличается низкой стоимостью, легкостью обработки и установки.
Изготавливаются из высоколегированных сталей, как правило - конструкционных подшипниковых , и проходят индукционную закалку поверхности с последующей шлифовкой.
Это обеспечивает продолжительное время работы и сопутствует меньшему износу вала.
Шлифованные валы имеют идеальную поверхность и обеспечивают движение с очень маленьким трением.
Валы крепятся только в 2 точках на концах, и поэтому монтаж их не представляет особой сложности.
Однако многие недобросовестные производители часто делают валы из дешевых и мягких сортов высокоуглеродистых сталей, пользуясь тем, что покупатель не всегда обладает средствами для проверки вида материала и его твердости.
К недостаткам полированных валов относятся:
1. Отсутствие крепления к станине.
Вал крепится в двух точках на концах - это облегчает монтаж направляющих, однако приводит к тому, что направляющие устанавливаются независимо от рабочей поверхности стола. В то же время в портальных станках крайне желательно ставить направляющие в жесткой связи со столом. Такая связь снижает погрешности обработки, если рабочий стол подвергался искривлению, «повело винтом» - направляющие, повторяя изгибы стола, нивелируют часть погрешности.
Крепление вала
2. Провисание на большой длине.
На практике из-за провисания валы используют длиной не более 1 метра. Кроме того, важно отношение диаметра вала к его длине - для получения приемлемых результатов его значение должно быть не менее 0.05, желательно в пределах 0.06-0.1. Более точные данные можно получить, произведя моделирование нагрузки на вал в пакетах САПР.
Виды линейных подшипников на вал:
1. Шариковые втулки
Линейные подшипники качения имеют большие люфты по сравнению с каретками рельсовых направляющих и меньшие нагрузочные характеристики.
Помимо этого для защиты от поворота каретки необходимо использовать как минимум два направляющих вала на одну ось. Недостатки линейных подшипников качения:
- Низкая грузоподъемность.
- Cледствие предыдущего пункта, а также конструктивного строения линейных подшипников.
- Недолговечность.
- Каждый шарик линейного подшипника касается вала в одной точке, что создает очень высокое давление. Со временем шарики могут прокатать канавку на валу, после чего вал подлежит замене.
Шариковые втулки
- Люфт
- Бюджетные линейные подшипники многими производителями изготавливаются зачастую с весьма существенным люфтом.
- Достаточно чувствительны к пыли и стружке на валу
2. Линейные подшипники скольжения
Втулки скольжения используют трение скольжения и изготавливаются из бронзы, латуни, капролона и иных материалов.
При должном соблюдении допусков бронзовый подшипник скольжения не уступает подшипнику качения в точности и грузоподъемности, и при этом легче переносит пыль и стружку. Однако необходимо быть уверенным, что вы всегда сможете достать материал для подшипника и обработать его как нужно.
Кроме того, периодически, по мере износа подшипник скольжения приходится подгонять для устранения зазоров. В большинстве случаев шариковая втулка предпочтительней для начинающих, по причине их высокой доступности и взаимозаменяемости.
ШЛИЦЕВЫЕ ВАЛЫ (BALL SPLINE)
Шлицевые валы имеют специальные дорожки качения для шариков втулки. Они более износостойкие и жесткие, чем обычные валы, а также могут воспринимать крутильные усилия с втулки.
Сочетая в себе преимущества монтажа валов, износостойкость профильных рельсов с возможностью создания натяга, шлицевые валы находят применение там, где требуется монтаж направляющих исключительно на концах.
Однако, из-за их существенно более высокой стоимости (по сравнению с полированными валами) они редко применяются в строении обычных станков.
ВАЛЫ НА ОПОРЕ
Профильные рельсы сложны и дороги в производстве, поэтому производителей рельсов меньше, чем производителей валов. Они, как правило, дорожат своей репутацией, потому качество профильных рельсов гораздо стабильней.
РОЛИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ
Роликовые рельсы являются подвидом профильных направляющих, у которых дорожки качения - плоские, а вместо шариков в опорных модулях использованы ролики.
Это позволило увеличить жесткость направляющей, грузоподъемность и долговечность.
Роликовые направляющие используются в высоконагруженных металлообрабатывающих станках с ЧПУ, предназначенных для фрезеровки черных металлов, стали, камня.
Вряд ли Вы ищете именно такие направляющие, иначе Вы бы не читали данную статью.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ "ЛАСТОЧКИН ХВОСТ"
И ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ
Этот вид направляющих применяется там, где нужна очень высокая жесткость, например, в промышленных металлообрабатывающих станках. - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине.
Роликовая профильная направляющая
- Вал и шариковая втулка - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Вал провисает при большой длине. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
- Вал на опоре и шариковая втулка - средняя жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Рельс повторяет деформации станины, нивелируя погрешность. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
- Профильные направляющие - высокая жесткость, точность, износостойкость, высокая грузоподъемность, не требуется регулировка, высокая стоимость. Немаловажный фактор - сложность монтажа профильных направляющих и необходимость соответствующей подготовки монтажных поверхностей. Используются в станках среднего и промышленного класса.
Если Вы все прочитали, но ситуация не стала яснее, в заключение несколько конкретных рекомендаций:
- Если на станке планируется фрезеровать металлы или камень - альтернативы профильным рельсам нет.
- Если ваш станок будет иметь рабочее поле больше, чем 0,7 кв. м, лучше всего также применить профильные направляющие.
- Если ваш станок имеет рабочее поле меньше, чем формат А4, планируется обрабатывать мягкие материалы - подойдут валы диаметром 16–25 мм.
- Если Вы все еще затрудняетесь с выбором, обратитесь за консультацией к нашим специалистам.
Своими руками могут выполнить многие мастера, опыт работ в домашних условиях имеется у большинства практикующих специалистов.
Задумав домашнее производство мебели, необходимо соблюдать точность в конструкции. Поэтому многие мастера, осваивающее его нуждаются в качественном оборудовании. Специальный деревообрабатывающий механизм облегчит труд, позволит создавать качественную, продукцию в короткий срок.
Чтобы изделия отличались высокой точностью, но соответствовали современным характеристикам, применяются модели ЧПУ.
Числовое программное управление дает такую возможность, но покупать его под силу не каждому предпринимателю. Именно по этой причине появляется потребность изготовить самодельный агрегат, для устройства которого применяются детали собственного производства.
Основными частями фрезерных станков, предназначенных для обработки того или иного материала, являются направляющие. Они представляют собой шариковые или роликовые подшипники качения, назначением которых является перемещение каретки. Их цель – ускорение, упрощение и придание точности производству.
Виды направляющих
Точность станка – это задача направляющих стержней. Они делятся на два вида:
- скольжения;
- качения – предполагают использование подшипников.
Первый вид используется на станках небольшой мощности и не нуждающихся в большой продуктивности. К ним относятся деревообрабатывающие, и настольные аппараты.
Самодельные направляющие для ЧПУ станка изготавливаются линейного тапа, они могут быть роликовыми или шариковыми. Независимо от вида должны обладать следующими характеристиками:
- сохранением заданных параметров;
- плавным перемещением;
- эффективностью;
- низким трением.
В качестве деталей для скольжения втулок в большинстве случаев используются стержни цилиндрической формы, их необходимо отшлифовать. Некоторые мастера советуют изготовить механизм и без втулок, но из-за этой манипуляции будет снижена аккуратность изделий, а стержни будут иметь меньший срок эксплуатации.
Варианты самодельных направляющих
Направляющий механизм для ЧПУ часто бывает основан на использовании хромированной металлической трубы.
Направляющий механизм возможно сделать из хромированной металлической трубы
Она имеет небольшую стоимость, ее легко обрабатывать, меняя форму. Кроме того, есть и ряд недостатков:
- Защитный верхний слой стирается очень быстро, затем металл изнашивается быстрее.
- При высокой нагрузке на трубу, она не дает необходимой прочности.
Такое решение является дешевым для специалиста, но хватит работы такого станка лишь на несколько десятков часов. Это связано с минусами оцинкованных или хромированных труб, которые сами сделаны из мягкого металла, подверженного быстрому износу при нагрузке. Фрезер в совместном использовании с такими направляющими значительно сократит их срок службы.
Кроме этих способов, следует применять в качестве движущих частей устройства фрезера с небольшой мощностью. Они придают изготавливаемым деталям точную тщательную обработку, чаще их используют на . Они имеют низкую цену и маленький срок выработки.
Самодельные направляющие: инструкция
Самодельные направляющие для в ЧПУ собственного изготовления могут быть нескольких вариантов.
Первый вариант выполнения – простой, вовремя выполнения агрегата по такому алгоритму необходимо собрать конструкцию, состоящую из таких деталей:
- Подшипников – принимают силу мотора, оказываемую противодействию.
- Металлического уголка – выступает в роли каретки.
- Болтов и гаек – размер должен соответствовать внутреннему диаметру подшипника.
Инструкция по изготовлению:
- для начала измеряем необходимую длину металлического уголка, убрать лишнее;
- просверлить симметрично с двух сторон, отверстия необходимого диаметра;
- при помощи гаек и болтов закрепить подшипники.
Конструкция направляющих готова, она не требует массы усилий и довольно понятна для неопытного мастера.
Направляющие из мебельных стержней используются при изготовлении мебели на заказ, чтобы добиться точности, подойдет готовая фрезерная база из мебельных деталей. С применением в конструкции отшлифованных цилиндрических стержней.
В этом случае необходимо сделать отверстия, равные по диаметру их ширине, прямо в суппорте, они обязательно обязаны быть параллельны друг другу.
Используя старые печатные машинки «Янтарь», легко изготовить направляющие для ЧПУ своими руками. Их особенность в том, что движущие части там выполнены в форме уголка. Понадобятся такие детали:
- подвижная часть;
- сепаратор – пластина, в которую вмонтированы шарики;
- рельсы;
- металлическая пластина;
- уголки, длина которых равна рельсу.
Соединяем все части необходимым образом и получаем готовый результат.
Для маленького домашнего станка ЧПУ в качестве направляющих следует взять автомобильные стойки.
Автомобильные стойки подойдут для маленького станка ЧПУ
Их используют в отечественных автомобилях, поэтому достать их не составит труда. Используются штоки от стоек, они обладают прочностью и сделаны из качественного металла.
Поэтому проявив смекалку и фантазию, у мастера возможности становятся безграничны. Немного подумав, несложно собрать станок ЧПУ своими руками из подручных деталей, находящихся в доступе и не используемых по назначению. Это сократит затраты на домашнее производство и повысит его продуктивность и качественность.
