Runde styreskinner VS Firkantede styreskinner for CNC-rutere

CNC lineær skinnesett

Lineære styreskinner (CNC lineær skinnesett) kommer i 2 typer, runde styreskinner og firkantede styreskinner. Runde styreskinner oppsto først, men gir ikke den presisjonen som tilbys av firkantede styreskinnekomponenter. Imidlertid er den runde føringsskinnen den foretrukne føringsskinnen for vertikale bevegelser med stor belastning. Søknaden vil diktere hvilken type lineære styreskinner som skal brukes. Kriteriene for å velge den ene fremfor den andre er ikke annerledes enn å velge en hvilken som helst annen CNC-router komponent, spesifisere designet, definere systemmål og arbeide ut fra tidligere suksesser og feil. Men alle som mangler erfaring kan gjøre enkle feil. Det beste stedet å begynne er å lære de grunnleggende egenskapene til hver type og ta i bruk de som er mest relevante for applikasjonen.

Rund styreskinne-teknologi har blitt finpusset til nesten perfeksjon i løpet av de siste 60 årene og firkantede styreskinner har vært rundt respektable 35. De fleste av de iboende designproblemene har lenge blitt løst og materialene har forbedret seg dramatisk. De fleste problemer oppstår fra feil bruk og feilanvendelse. Og hovedårsakene til feilanvendelse kommer ofte fra en personlig skjevhet eller fordommer, en feilberegning eller en estetisk vurdering. Det vil si at en relativt liten lineær profilskinne kan passe belastningen, hastigheten og alle andre krav helt fint. Men når den er montert på CNC-ruteren, kan et kresne øye konkludere med at det ser svakt ut og definitivt underdimensjonert.

En type lineær kulebussføring er ikke nødvendigvis enklere å bruke enn en annen. Valget avhenger helt av den spesifikke applikasjonen. Generelt kan en bestemt firkantskinnekomponent koste mer enn runden, men andre krav, inkludert systemkostnader, bør tas opp. Som et minimum inkluderer disse elementene utgiftene til klargjøring av CNC-fresersengen eller annen monteringsoverflate for å imøtekomme skinnesystemet, posisjoneringsnøyaktigheten som er nødvendig og plassen tilgjengelig for lineærskinneundersystemet.

Men før du forplikter blyant til papir eller mus til pute, bør du velge enten en firkantet eller rund skinne. Når applikasjonen ser ut til å kunne gå begge veier, kjør foreløpige beregninger på de mest kritiske egenskapene og må sørge for at ingenting blir oversett.

Runde styreskinner

Før bruken av firkantede styreskinner, var runde styreskinner forventet å tilfredsstille enhver lineær bevegelseskontrollsituasjon. Og i mange år gjorde de det beundringsverdig. Men ettersom brukere av CNC-ruterverktøy krevde tettere toleranser for visse jobber, favoriserte produsenter av CNC-freser den klassiske metoden for fresing og skraping. Runde styreskinner ble brukt til periferutstyr når de ikke kunne oppfylle toleransekravene.

Dette gjorde ikke runde styreskinner mindre verdifulle eller utdaterte. Deres fordeler fortsetter å oppveie ulempene. Runde styreskinner er generelt rimeligere enn firkantede styreskinner, men det bør ikke være det primære kriteriet for noen applikasjon. En firkantet skinne kan faktisk svikte, mens en rund skinne kan fungere jevnt og feilfritt. For eksempel er runde styreskinner mer tilgivende for feiljustering, dårlig parallellitet og momentbelastninger i de fleste CNC-maskiner og tillate mer variasjon i skinne h8 enn kvadratiske skinnesystemer. Likevel kan de holde en reiseretthet på 0.01 tommer. for 10 fot. Dessuten har det lille rulleelementet en tendens til å gjøre rundskinnebevegelsen jevnere.

For å oppnå denne nøyaktigheten trenger de støtte bare i endene, selv om mange støttes på flere punkter eller langs hele lengden. Dette lar skinnene krysse hull uten problemer, og trygt gå fra en støtte til en annen. Når rundskinnesystemet bare krever en aksel-skinnemontasje (en aksel, en skinne eller en aksel og 2 endestøttede blokker med 4 puteblokker) er klargjøringskostnaden mindre enn den firkantede skinnen. Generelt er montering av rundskinne relativt enkelt og rimelig. Og Service og utskifting favoriserer rundskinnen.

Square Guide Rails (Profil Guide Rails)

Firkantede styreskinner ble opprinnelig designet for CNC-freseverktøyindustrien. De erstattet integrerte vogner og veier, som er integrerte områder av CNC-rutersengen. Noen tradisjonelle vogner og veier gir likevel høy nøyaktighet i visse situasjoner.

Firkantede styreskinner er stivere og mer stive, men trenger rett, kontinuerlig støtte med stramme krav til planhet og parallellitet; de kan ikke spenne over gapene som en rundskinne kan. Men fordi produsenter av CNC-ruter er vant til presisjonsforberedelse av seng, er ikke dette et problem.

Den største fordelen med firkantede styreskinner er deres høye posisjoneringsnøyaktighet, spesielt nyttig ved fresing og sliping. De holder fra 0.0002 til 0.001 tommer over en lengde på 10 fot, sammenlignet med 0.01 tommer for runde styreskinner. De håndterer også denne presisjonen for en øyeblikksbelastning; enkeltvogn og enkeltskinne egner seg bedre til dette enn rundskinne. Og fordi den firkantede skinnen håndterer høyere belastninger med høy nøyaktighet, tåler de fleste brukere noe mindre jevnhet enn de runde føringsskinnene tilbyr.

Selv om en enkelt profil skinneenhet kan håndtere en momentbelastning, er det ikke alltid anbefalt. 2 eller flere enheter bør brukes for å balansere lasten eller fordele vekten. Imidlertid kan én firkantet skinne passe der 2 runde styreskinner vil være nødvendig. Profilskinner er også lettere å bruke fordi de trenger en eller 2 deler for et komplett system, skinnen og vognen, mens rundskinnen består av noen flere deler.

Firkantede styreskinner har høyere belastningskapasitet, definert som mengden belastning enheten overlever ved å reise en spesifisert avstand. For eksempel er en kapasitet på 20,000 100 N basert på en vurdering på km. Og slitasjen er minimal fordi skinnen ikke glir, men har rullekontakt. Square-rail levetid avhenger først og fremst av typen miljø den befinner seg i, riktig smøring og vedlikehold. Med alt annet likt er runde styreskinner litt mer tolerante fordi de ikke er like tette og ikke like følsomme for små variasjoner. En firkantet skinne er mer følsom for rusk og støt, selv om den har høyere kapasitet og motstand mot støt som ikke påvirker det rullende elementet.

Med tanke på slitasjeaspektet, har rundskinnen også naturlig avfallsfjerning. Firkantede skinner er skjult for direkte tilgang, men fjerner ikke nødvendigvis rusk. Med en flytende drivkraft påført skinnen, yter en rundskinne bedre enn en firkantskinne, fordi den firkantede skinnen kan trekke opp på noen av raseområdene, mens rundskinnen har færre tendenser til opptrekk.

Velg en type skinne du vil bruke før du starter oppsettet av CNC-freskomponenten. Monteringsarmaturen er radikalt forskjellig mellom runde og firkantede styreskinner, og området det skal jobbes i varierer, og det samme gjør belastningsgraden for den fysiske størrelsen. Hvis det ikke løser seg senere, er det enklere å bytte fra ett merke firkantet skinne til et annet enn å bytte fra en firkantet til en rund skinne. Alle produsenter følger standarder som tillater en viss grad av utskiftbarhet innenfor en type.

Effektivitet kan nås fra 2 vinkler. Den ene omhandler luftmotstandskoeffisienten for friksjon; mindre friksjon betyr lavere tilført energi. Rundskinnemotstanden er litt lavere og handlingen er jevnere enn en profilskinne. Men de som bruker Square føringsskinner gir jevnlig nok kraft til å drive skinnene tilstrekkelig godt. Noen vurderer også effektivitet ut fra den generelle konvolutten eller størrelsen. Den mindre profilskinnen tilbyr en mindre pakke for høyere belastning.

Støtbelastning, som med en øyeblikkelig støtbelastning, påvirker alle lagre. Firkantede styreskinner tåler en tyngre belastning enn en liten enhet, så støtet er mer en slagkraft. Men i alle tilfeller er skinnen skalert til kapasiteten til normal last, ikke en sjokkbelastning. Det er ingen signifikant forskjell bortsett fra at i tunge maskiner er et støt mer skadelig bare på grunn av den rene massen.

Firkantede styreskinner kommer med noen kritiske miljøreduksjoner, vanligvis funnet i produsentens håndbok eller designguide. Dessverre vurderer ikke designere reduksjonsfaktorer ofte nok i de første designstadiene for verken runde eller firkantede styreskinner. For eksempel er standard driftssyklusvurdering i USA 2 millioner in. eller 50 km og 100 km eller 4 millioner in. for det europeiske markedet. Ofte anbefaler standardene at et skinnesystem ikke brukes utover enten 25 eller 50% av den nominelle kapasiteten.

Det er i katalogen

De fleste kataloger for lineære rulle- og kuleføringer inneholder applikasjons- og ingeniørinformasjon for dimensjonering og installasjon. Disse parameterne er nødvendige for å bestemme den dynamiske lasten og momentantallet og den statiske lasten og momentkapasiteten, som inkluderer pitch, roll og yaw. Kataloger inkluderer også grafer og ligninger for å bestemme lagerets vandringslevetid fra den dynamiske belastningen og påførte dynamiske belastningsinndataparametere. Hver lineær rulle- eller kulelagerføring har unike spesifikasjoner for hastighet, akselerasjon, toleranser, forspenning og temperaturområde.

Den mest kritiske parameteren for profilguider er løpende parallellitet, som er i området flere mikrometer. Med mindre de følges nøye, binder eller slites lagrene for tidlig. For å forhindre slike problemer dekker installasjonsveiledningene nøye emnet monteringsoverflateforberedelse, monteringstoleranser og skinneparallellitet. Installasjonsdata omfatter også loddrett forskyvning av skinne, vertikal og sideveis vognforskyvning, monteringshulltoleranser, boltemoment og støtskjøter.

Runde lineære kulebøsninger krever de samme hensynene som profilskinner, pluss noen få. Polare grafer illustrerer den dynamiske lastekapasiteten, og grafer viser lastens levetid. Den lave friksjonskoeffisienten på 0.001 og selvjusterende spesifikasjoner gitt til runde styreskinner eliminerer behovet for reduksjonsfaktorer som vanligvis tilordnes profilskinner.

Applikasjoner

Mens kvadratiske lineære styreskinner en gang kostet mange ganger mer enn rund teknologi på grunn av de omfattende slipekravene som ligger i designet, har nye produksjonsteknikker og stordriftsfordeler oppmuntret ingeniører til å underholde bruken av firkantede styreskinner i et bredere bruksområde. Firkantede lineære styreskinner kan nå finnes i mange av de samme applikasjonene som en gang bare ble støttet av runde styreskinner.

De fleste applikasjoner kan bruke enten runde eller firkantede styreskinner. Men noen skinner byttes ut med den andre typen fordi førstnevnte ikke fungerer. Slik var det i en sykehus-pasientseng der designeren startet med en firkantet skinne for aksial bevegelse. Men forsamlingen ville binde; den kunne ikke bevege seg fritt med mindre monteringsboltene ble løsnet for å tillate noen vridningsbevegelser. Sengerammen var rett og slett ikke stiv nok. Firkantskinnen måtte byttes ut med den selvjusterende rundskinnen.

En annen applikasjon som led av et lignende problem var en firkantet skinne montert på en metallplate i en salgsautomat. Skinnen fungerte ikke fordi platefestet ikke var stivt nok. Noen ganger gjentar designere feil når de ser på det samme problemet i et annet lys. En ingeniør som er kjent med runde styreskinner kan ha en tendens til å holde seg til dem, uavhengig av applikasjonens behov for høyere nøyaktighet. Men de fleste applikasjoner trenger ikke den firkantede skinnenøyaktigheten. De bør se på hele systemkostnaden, ikke bare komponentkostnaden. Og det betyr å innlemme kravene for alle periferiutstyr og utvidede problemer.

Last/levetid-grafen til rundskinnen indikerer den begrensende belastningen for et gitt kulelager. Gå inn i diagrammet med maksimal belastning av det mest belastede lageret og nødvendig levetid og finn hvor de 2 linjene krysser hverandre. Området gjennom eller over og til høyre for krysset indikerer de best egnede peilingene.

Orienteringen av lageret eller retningen til påført belastning bestemmer den dynamiske belastningskapasiteten til et kulelager. Korreksjonsfaktoren er funnet fra retningen til den påførte belastningen i forhold til orienteringen til lagerkulesporene vist i den polare grafen. For å bestemme belastningskapasiteten, multipliser korreksjonsfaktoren K med den dynamiske belastningskapasiteten til den spesifikke enheten.

Firkantede styreskinner kan utkonkurrere runde styreskinner under spesifikke omstendigheter som krever høyere stivhet og mer kompakthet når det gjelder lastekapasitet i forhold til størrelse. Generelt gir profilstyreskinner høyere lastekapasitet, nøyaktighet og stivhet, og lengre forventet levetid.

Firkantede styreskinner må ha ekstremt parallelle overflater for å forhindre binding og overdreven slitasje. De har en tendens til å anta formen til monteringsoverflaten, noe som gjør streng overholdelse av parallellitetsspesifikasjonene nødvendig.

Runde styreskinner vs firkantede styreskinner på et øyeblikk