U pogonu s CNC osi zupčanik se koristi za pretvaranje rotacijskog kretanja osovine motora u translacijsko kretanje po osi. Kako bismo vam olakšali odabir zupčanika za CNC, dolje su navedene najčešće korištene vrste zupčanika u CNC strojevima. Zupčanici egzotični za DIY sektor, poput linearnog servo motora i linearnog koračnog motora, ostat će izvan opsega ovog članka iz praktičnih razloga, a o najčešćim će se govoriti.

Navojna matica za prenos

Prijenos s navojnom maticom znači par čeličnih vijaka s trapeznim ili metričkim navojem i maticom. Ova vrsta prijenosa je prijenos s trenjem klizanja i u praksi pak ima nekoliko varijanti.

• Konstrukcijski vijak i matica. Najjeftinija opcija. Građevinska ukosnica općenito nije namijenjena za upotrebu u proizvodnji alatnih strojeva, tehnički proces njezine proizvodnje ima za cilj korištenje u građevinskoj industriji, zbog čega ova vrsta prijenosa ima najpotpuniji skup nedostataka - velika greška, niska ravnost, karakteristike niskog opterećenja, niska otpornost na habanje, veliko trenje itd ... Međutim, i dalje se koristi u DIY mašinama, napravljenim u obrazovne svrhe, zbog niske cijene. Ako ste na bilo koji način odlučili uštedjeti na prijenosu i instalirati konstrukcijski klin, svakako razmislite o njegovoj zamjeni trapeznim vijkom ili kugličnim vijkom! Najvjerojatnije mašina na građevinskoj ukosnici neće ispuniti vaša očekivanja.
• Pogonski vijak s trapeznim ili pravokutnim navojem. Trapezni vijak je najčešći tip prijenosa u alatnim strojevima u prošlom stoljeću pa sve do danas. Trapezni vijci izrađeni su od različitih vrsta konstrukcijskih ugljičnih čelika navojem ili valjanjem čelične šipke. Vijci s navojem imaju značajno bolje performanse od vijaka s navojem. Široka upotreba trapeznih vijaka posljedica je njihovog širokog raspona, dostupnosti na tržištu vijaka različitih klasa točnosti, od C10 do C3. Navrtka je napravljena od materijala otpornih na habanje, poput poliamida (kaprolon, najlon), teflona i bronze. Pravilno projektirani i proizvedeni trapezni zupčanici odlikuju se visokom otpornošću na trošenje, jer trenje se javlja pri niskom pritisku (zbog relativno velike površine trenja). Na mnogim još uvijek radnim strojevima sovjetske proizvodnje parovi stoje od puštanja mašine u rad i nisu se mijenjali 30-40 godina. Na takvim olovnim vijcima moguće je koristiti i razdijeljene matice, što vam omogućuje da podesite zategnutost pritiskom matice i odaberete zazor koji će se pojaviti s vremenom. Od minusa vrijedi napomenuti, čudno, jednostavnost izrade vijka, što automatski znači prisustvo mnogih proizvođača, s vrlo širokim rasponom pokazatelja kvalitete. Jeftine serije vijaka izrađene su od čelika # 45 bez površinskog otvrdnjavanja, što može dovesti do narušavanja ravnosti vijka (drugim riječima, vijci malog promjera su mekani i često se savijaju tijekom transporta). Prednosti i nedostaci istovremeno uključuju veliko trenje u mjenjaču. S jedne strane, to smanjuje učinkovitost; potreban je snažniji motor za rotiranje propelera. S druge strane, trenje donekle umanjuje rotacijske vibracije vijka, što može biti korisno u slučaju korištenja koračnih motora (vidi rezonanciju koračnih motora). Ovaj je učinak, međutim, prilično slab i potrebne su druge metode za borbu protiv odjeka. Sumirajući, možemo reći da trapezni vijak još nije izgubio važnost kao prijenos CNC alatne mašine i uspješno se koristi u alatnim strojevima svih klasa.
• Kuglični vijak () Kuglasti vijak ili kuglični vijak (koji se naziva i "kuglični vijak") trenutno je de facto standard u izgradnji CNC strojeva. Indukcijski kaljeni i zatim brušeni čelični kuglični vijak za traku za trčanje i posebno ugrađena matica sa kuglicama koje kruže unutra. Dok se vijak okreće, matice se kotrljaju po trakama za trčanje, prenoseći silu na tijelo matice. Takav prijenos odlikuje visoka preciznost, visoka efikasnost (80, 90% i više) i resurs. Kuglični vijci češće se koriste u CNC strojevima, jer njihova upotreba dopušta upotrebu motora manje snage (nisu potrebne tako značajne sile otcjepljenja kao u slučaju prijenosa s navojnom maticom). Kuglični vijci isporučuju se kao potpuni par, ne zahtijeva podešavanje matice i često ne zahtijeva obradu krajeva za ugradnju u nosače - to radi proizvođač, tj. Kuglični vijci često se uključuju i rade, dok se u slučaju trapezoidnih vijaka matice i vijci često izrađuju na različitim mjestima i mogu zahtijevati pažljivo podešavanje, bez kojih mogu nastati praznine, zazor, povećano trenje, trošenje itd. Kuglični vijak tolerira piljevinu, prašinu i nedostatak podmazivanja lošije od prijenosa s navojnom maticom; susjedne kugle u kanalu rotiraju se u suprotnom smjeru. Često je potrebna dodatna zaštita vijka valovitim materijalima. Kuglični vijci, kao i trapezni vijak, imaju ograničenja u dužini - predugi vijak progiba pod vlastitom težinom i kada se vijak okreće (brzina rotacije vijka s korakom od 5 mm u portalnim strojevima doseže 10-15 o / min i više) ponaša se poput užeta za preskakanje, s kojeg stroj vibrira, a jedinice koje učvršćuju vijak doživljavaju udarna opterećenja, njihov resurs se brzo smanjuje, pojavljuju se praznine u sjedalima, što zauzvrat povećava vibracije stroja i smanjuje kvalitetu proizvoda. Iskustvo pokazuje da omjer promjera kugličnog vijka i njegove dužine ne smije biti manji od 0,022, a isto tako se ne preporučuje prekoračenje duljine vijka od 2000 mm. Da bi se uklonio učinak "preskakanja užeta", koriste se konstrukcije s fiksnim vijkom i rotirajućom maticom, no takvi su sklopovi u pravilu mnogo skuplji i teži za proizvodnju, a zahtijevaju i prostor koji nije uvijek moguće implementirati na kompaktnim portalima. Ako planirate ponekad isključiti pogonske motore i raditi na stroju u ručnom načinu rada, onda je bolje da ne koristite kuglasti vijak - prijenos bez samokočenja može vam zadati mnogo problema. Vrste kugličnih vijaka i njihove značajke potražite u glavnom članku.

Gear

Zupčasti prijenos koriste se u CNC strojevima, postoje 2 vrste

Kako odabrati zupčanik za CNC stroj

To odaberite brzinu za CNC stroj, izbor treba temeljiti na onim karakteristikama koje su najkritičnije za vašu mašinu. Prijenosi s vijčanim maticama koriste se tamo gdje nema visokih zahtjeva za točnost i brzinu kretanja, ako je od mjenjača potrebno samokočenje, kao i u slučaju strogih proračunskih ograničenja. Kuglični vijci imaju najširi raspon primjena, možete kupiti kuglične vijke s potrebnom klasom točnosti, korakom, mogućnošću stvaranja prednaprezanja i bez njega. Jedini slučaj kada se kuglasti vijak ne može koristiti je ako je od mjenjača potrebno samokočenje, međutim, ako govorimo o kočenju mjenjača iz sigurnosnih razloga (držanjem glave vretena), tada se problem rješava pomoću elektromagneta kočnica na motoru, protuteža itd. Traka i remen koriste se u strojevima s velikom radnom površinom - od 1,5 kvadratnih metara i više - prvenstveno za postizanje velike brzine rezanja i kretanja u praznom hodu. Na strojevima ove veličine cilj nije postići točnost od desetine mikrona, 0,2-0,3 mm je u većini slučajeva više nego dovoljno, stoga produženje remena i točnost zupčanika i zupčanika nisu prepreka na njihovu upotrebu.

Dakle, ako imate veliku mašinu za rezanje, trebali biste izabrati stalak ili remen. Ako imate stolnu glodalicu i stroj za graviranje u obrazovne ili hobi svrhe, zupčanik s vijcima je prikladan za vas. Ako gradite poslovnu mašinu srednjeg formata, za proizvodnju su kuglični vijci najbolji izbor. Nakon odabira tipa, trebate odlučiti o specifičnim parametrima prijenosa.

(c) web stranica za 2012. godinu

Kopiranje je dozvoljeno direktnom vezom na izvor

"Da je postojala mašina i šta da se radi na njoj", "Uradimo to, da vidimo šta će se dogoditi, pa ćemo vidjeti", "Samo se pitam", "Ne znam kako testerisati ubodnom pilom ili datoteku, pa neka mašina izreže "," Sam problem i proces njegovog rješavanja su zanimljivi "," Želim da mašina izreže puno KIT -ova na njemu i zaradi mnogo novca "itd. itd. Takvi poticaji za početak izgradnje tako složenog i skupog uređaja kao što je CNC stroj nisu ozbiljni, iako su uobičajeni.

Moj motiv nije odgovarao ničemu od navedenog. Znao sam šta ću raditi na mašini - piljenje balsa dijelova za moje avione. Zašto CNC? Ali zato što je bio umoran s rukama i dugo vremena. Na primjer, evo fotografije gornjih konzola krila i stabilizatora kopije aviona I-5, dizajnirane za CNC mašinu i potpuno izrezane na njoj.

Ovo je moj prvi model koji je dizajniran isključivo za CNC. Rebra - balsa 1,5 mm, sva šiljasta, 80% detalja je jedinstveno. Da biste to učinili ručno, znači da ste se istrošili, ali možda i ne. Možete li zamisliti rušenje takvog modela na prvom letu? Ili u drugom? Osedećete! A onda je uzeo i izrezao novo krilo, ili tamo stabilizator ...

Uredu onda. I zašto je mašina? Gdje god pljunete - laserski izrezana kancelarija! Dao sam datoteke, nabavio dijelove i nije skup. Da, to je tako, ako su kompleti opremljeni žigom, ali nisu u procesu razvoja. Uredima trebaju količine, ne zanima ih rezanje 2-3 dijela, neće izrezati ni 10 dijelova, dajte im 10 standardnih listova. I ne naletiš na njih.

Za dizajniranje iznutra i izvana, a zatim laserom izrezano s lista tako da sve savršeno pristaje, možete imati samo jednostavan model, a ne kopiju. Možda neko uspije, ali ne i ja. Dizajnirao sam čvor, prerezao ga, zalijepio, uvio u rukama, popravio ono što mi se nije svidjelo, nastavio - ovo je moj pristup. A za to mašina mora biti kod kuće.

Čitajući forum posvećen CNC strojevima na našoj web stranici došao sam do zaključka da postoji desetak ljudi koji žele izgraditi alatne strojeve. Ali ako su ljudi općenito prijatelji s elektronikom i programima, barem postoji razumijevanje o tome što i kako učiniti, onda s mehaničkim dijelom stroja - cijevi. Svrha članka je upoznati one koji su zainteresirani za tok stvari na primjeru projektiranja određene alatne mašine. Volio bih da pitanja na forumima budu smislenija i zasnovana na stvarnim činjenicama, a ne na spekulacijama. Nemam zadatak podučavati i tačno naznačiti kako VI gradite svoju mašinu. Možete uzeti u obzir moje preporuke ili ih zanemariti, to je vaše pravo.

Ovaj članak neće reći ni riječ o elektronici i softveru. I ne samo zato što je ovo tema zasebnog članka, koji će, možda, netko napisati. Ne želim nikoga uvrijediti, ali po mom mišljenju, elektronika danas nije problem. Za razliku od mehanike, može se lako kupiti u cijelosti - uključiti i započeti s radom, a njegova cijena ne iznosi više od četvrtine svih troškova mašine. Ali mehanika prihvatljivog kvaliteta po prihvatljivoj cijeni predstavlja problem. Želim ljude, osim želje - želim CNC mašinu, postojalo je i razumijevanje onoga što stoji iza toga.

Postavljamo tehničke karakteristike

Imenovanje

1. Kao što je već spomenuto, stroj je potreban uglavnom za glodanje balsa ploča - izrezivanje dijelova modela aviona iz njih. Za ovaj materijal mašina mora imati maksimalne performanse. Osim balsa, brusiće se građevinska i avionska šperploča, drvo, plastika, stakloplastika i ugljik. Točnost stroja za navedene materijale ne smije biti gora od 0,1 mm pri maksimalnoj dužini.
2. Osim nemetala, mašina mora dobro rezati aluminijske legure rezačima promjera do 3 mm sa brzinama pomaka 150 ... 250 mm / min, dubine do 2 mm. Tačnost pri glodanju aluminijumskih legura treba da bude oko 0,05 mm na površini od 150x150 mm.
3. Glodanje čelika nije predviđeno, osim u pojedinačnim slučajevima, dok brzina i tačnost nisu regulisani.
4. Trebalo bi biti moguće 3D modele glodalica i matrica od nemetalnih materijala za lijepljenje i oblikovanje blatobrana, hauba, fenjera itd.

Optimalno, stolna mašina male veličine za navedene zadatke trebala bi imati strukturu okvira.

Sile rezanja i koračni motor

Postoji zabluda da prilikom glodanja morate pritisnuti rezač kako bi bolje rezao. To nije u redu. Sjetite se izrezivanja ubodnom pilom, lagano pritisnute - turpija je pukla. Brzina piljenja ovisi o tome koliko brzo uzvraćate ubodnom pilom i oštrini pile. Kod glodanja tankim rezačima primjećuje se ista slika, ako postavite pogrešne uvjete rezanja - rezač se slomio. Stoga ćemo se osloniti na oštar visokokvalitetni alat i optimalne uvjete rezanja. U tim se uvjetima očekuje da će opterećenje vretena i reakcije potpore biti male, u rasponu od nekoliko kilograma.

Nije potrebno izračunati ove kilograme pomoću formula. Možete jednostavno i vizualno procijeniti najveći mogući napor izravno golim rukama. Da biste to učinili, uzmite glodalicu debljine 1 mm i pokušajte je slomiti u rukama. Iznenadit ćete se kako vam može biti lako. Teže je slomiti rezač promjera 3 mm u rukama, ali svejedno ti napori nisu zabranjeni. Uništavanje rezača pri prekoračenju dopuštenih opterećenja bit će osigurač koji će zaštititi našu mašinu od kritičnih napona i kvara. Krutost stroja treba biti projektirana za ova opterećenja, po mogućnosti s dvostrukom marginom.

Snaga koračnog motora uglavnom je potrebna ne za rezanje, već za prevladavanje sila trenja u vodilicama i paru vijaka, a te sile ovise o kvaliteti izrade, zazorima, izobličenjima i prisutnosti podmazivanja. Moguće je izračunati te sile, postoje metode, ali što je mehanizam manji, to su rezultati manje pouzdani. Dakle, izbor motora za mašinu u smislu snage je isti šamanizam, kao i izbor motora za model aviona sa motorom sa unutrašnjim sagorijevanjem: povući - neće povući, s marginom - na granici , tj iz iskustva ili na osnovu analize prototipova.

Koračni motori na tržištu u rinfuzi. Iz ovog obilja nije lako izabrati prave. Stoga ćemo se usredotočiti na one motore koji se najčešće koriste u takvoj tehnici-sovjetski indukcijski koračni motori DSHI-200-3 ili DSHI-200-2. Razlikuju se po snazi. Postoji i DSHI-200-1, ali je iskreno slab. DSHI-200 su dobri motori, ako imate sreće, ove motore možete pronaći s OS indeksom (posebne serije, vojna prihvatljivost), kvaliteta njihove proizvodnje je bolja, ali uobičajeni su prilično na razini.

Evo tehničkih karakteristika motora DSHI-200-3 (vrijednosti za DSHI-200-2 u zagradama):

• Maksimalni statički moment, nt - 0,84 (0,46).
• Jedinični korak, stepeni - 1,8 (1,8).
• Greška pri obradi koraka,% - 3 (3).
• Maksimalna frekvencija preuzimanja, Hz - 1000 (1000).
• Dovodna struja u fazi, A - 1,5 (1,5).
• Napon napajanja, V - 30 (30)
• Potrošnja energije, W - 16,7 (11,8).
• Težina, kg - 0,91 (0,54).

Tačnost

Rezolucija pozicioniranja i preciznost glodanja često se miješaju. Rezolucija ovisi o izboru koračnog motora i vrsti prijenosa. Na primjer, koračni motor DSHI-200-3, kada radi u optimalnom načinu rada u pola koraka, čini 400 koraka po okretu. Stoga, ako koristite spiralni zupčanik s korakom vijka 2 mm, tada će se u jednom koraku radno tijelo pomaknuti za 2/400 = 0,005 mm, tj. 5 mikrona. Sa korakom od 3 mm - 3/400 = 0,0075 mm, tj. dalje za 2,5 mikrona, ali će brzina biti za trećinu veća.

Ako koristite zupčanik sa zupčastim remenom, slika je sljedeća. Najmanji mogući (zbog dizajna) prosječni promjer pogonskog zupčanika je 14 mm. To znači da se u jednom okretanju putanja pokaže 3,14 * 14 = 43,96 mm, tj. pomak u jednom koraku bit će 43,96 / 400 = 0,11 mm. Za balsu je to prihvatljivo, uz škripu, naravno, ali moglo bi se to podnijeti da je to sve. Ali to, nažalost, nije sve.

Da bi se dobila preciznost glodanja, vrijednosti razlučivosti treba dodati tehnološki zazor u vodilicama i prijenosu, kao i vrijednosti pomaka zbog elastičnih deformacija zbog opće krutosti stroja. Zazor se može izračunati, ali ukupna krutost je teža. Nemoguće je to izračunati.

U serijskoj proizvodnji prvo se projektira i proizvodi prototip (po pravilu, zasnovan na prototipu, tj. Drugoj mašini). Zatim se mašina testira, vrše se temeljita mjerenja i vidi da li njena tačnost zadovoljava zahtjeve TOR -a ili ne. Ako ne odgovori, tada se analizira struktura, identificiraju problematična područja, gdje je potrebna krutost, unose se promjene u projektnu dokumentaciju i pokreće se serija instalacija. Postupak se ponavlja za nekoliko kopija. Ovaj postupak se naziva dorada mašine.

Amaterski dizajn je također na neki način prototip, ali, nažalost, i on se pokazao konačnim. To prisiljava, prilikom projektiranja, da u strujni krug stroja uključi očito preveliku krutost. Ne bojte se toga. Ovdje je bolje igrati na sigurno. Želja za stvaranjem elegantnog i originalnog dizajna može odigrati okrutnu šalu s dizajnerom. Možda se stroj neće pokazati krutim, a drugi pokušaj možda neće biti - preskup.

Lažno shvaćeno "fino podešavanje" mašine - ispravljanje grešaka u strujnom krugu uvrtanjem dodatnih uglova, marama i rebara - ne daje rezultat. To je isto kao i liječenje zuba pilulama - dolazi do privremenog olakšanja, a zatim se pogoršava. Nemoguće je naučiti kako napraviti pouzdane, krute konstrukcije. Dizajn se mora osjetiti, dolazi s iskustvom, baš kao što vozač s iskustvom počinje osjećati automobil.

Ako želite izgraditi pouzdanu i izdržljivu mašinu za svakodnevnu upotrebu, a ne pokazati osnovne sposobnosti, ali nemate dovoljno iskustva u dizajnu, ne iskušavate sudbinu, uzmite za osnovu provjereni prototip, to će vam uštedjeti živce, vrijeme i novac.

Ako se ipak odlučite sami razviti dizajn stroja, slijedite nekoliko jednostavnih pravila:

• Ne štedite na krutosti. U sumnjivim slučajevima, reosigurajte se. Pridržavajte se načela jednake čvrstoće i jednake krutosti.
• U okviru za napajanje mašine, gdje god je to moguće, upotrijebite slijepe i pritisne uloške ili igle, jer jednostavno spajanje vijcima ne daje krutost.
• Ne zaboravite da je u prosjeku u torziji krutost proporcionalna kvadratu dimenzija presjeka, a u savijanju - do četvrtog stupnja, tj. kad se dimenzije presjeka dijela udvostruče, njegova se krutost povećava šesnaest puta.
• Nemojte se zanositi rebranjem. Monolitni aluminijski dio čvršći je od čelika jednake čvrstoće i težine, ali rebrast.

Ali smo se omeli. Tačnost mašine je deklarisana u specifikaciji projekta na osnovu zadataka koji će se izvršiti na mašini. Tako smo proglasili točnost unutar 0,05 mm na radnom području glodanja, ograničeno dimenzijama 150x150 mm. Pokušat ćemo to pružiti. Kad je mašina spremna, da vidimo šta se zaista dogodilo, ali za sada napravimo neke procjene.

Prvo. Rezolucija zupčastog remena nije prikladna. Pa vijak. Sa stajališta rezolucije, navoj vijaka od 2 ili 3 mm nije kritičan, a oba su prikladna. Usput, još jedna uobičajena zabluda je da što je manji korak vijka, veća je točnost stroja. Rezolucija pozicioniranja postaje veća, ali ne i preciznost glodanja.

Sekunda. Očigledno, najviše opterećene vodilice mašine nalaze se duž osi X. Težina nosača X se očekuje unutar 5 kg, očekivane sile rezanja su 2 ... 3 kg. Pod takvim opterećenjima, dva cilindrična vodiča promjera 16 mm, duljine 700 mm, izrađena od lijepljenog 40X čelika, imat će otklonsku strelicu reda veličine 2-3 mikrona. Čak i ako je 5 mikrona, to je i dalje sasvim prihvatljivo.

Treće. Pretpostavit ćemo da ćemo moći osigurati krutost dijelova karoserije nosača X tako da neće doći do zamjetnih deformacija od sila rezanja. Tada će cijela greška (reda veličine 0,04 mm) ostati za zazor, uglavnom za zazor u parovima vijaka i za greške u proizvodnji olovnih vijaka.

Vrlo strogi zahtjevi, u stvari, ovo je maksimum koji se može dobiti od domaće mašine. Što se tiče cijelog područja glodanja, ako se držimo unutar 0,1 mm na dužini od 700 mm, bit će to super.

U pogonu s zupčastim remenom, akumulirana greška vijka nedostaje, ali se remen samo uvjetno ne rasteže, zapravo rasteže, pa je preciznost glodanja s njim mala i rijetko bolja od 0,25 ... 0,3 mm po dužini 700 mm.

Brzina

Mašina ima dvije brzine - brzinu kretanja vretena tokom glodanja (uvlačenje) i brzinu u praznom hodu (pozicioniranje). Prvi je postavljen u skladu s uvjetima rezanja i može varirati u širokom rasponu, drugi bi trebao biti što je više moguće. Očigledno, ako je najveća moguća brzina niža od optimalne brzine pri glodanju materijala za koji je stroj dizajniran, produktivnost mašine neće biti dovoljna.

Za balsu su optimalni načini glodanja sljedeći:

• Debljina lima od 1 do 2 mm - rezač promjera 0,6 mm (0,8 mm); hod 600 mm / min; broj okretaja 40.000 ... 50.000 o / min.
• Debljina lima od 2 do 6 mm - rezač 0,8 mm; uvlačenje 500 mm / min pri istoj brzini;

Manje hrane za ostale materijale. Brzina ovisi o vretenu. Čak i ako danas nemam vreteno za 50.000 okretaja u minuti, možda će se to pojaviti sutra, pa stroj mora biti napravljen pri brzinama uvlačenja 500 ... 600 mm / min.

DSHI-200-3 ima frekvenciju sakupljanja od 1000 Hz, u režimu u pola koraka iznosi 150 o / min, što znači da će maksimalni pomak s vijkom s korakom od 3 mm biti 450 mm / min. Blago zaostaje za optimalnim načinom rada. S vijkom za nagib od 2 mm, dovod će biti još manji, samo 300 mm / min, što očito nije dovoljno. Kada motor radi u normalnom načinu rada, maksimalna brzina je 900 mm / min, ali točnost pozicioniranja pada na 0,015 mm. Radit će za balsu, ali ne i za aluminij.

Veličina radnog područja glodanja

Kako kažu, veličina je važna, a ne samo u smislu postavljanja praznine optimalne površine (100x1000 za balsu, 300x500 za šperploču balsa). Cijena stroja uvelike ovisi o veličini radne ravnine glodanja, posebno ako se koristi vijčani pogon. Ovdje je potreban kompromis. Za sebe sam našao ovaj kompromis - 700x300x70 mm. Možda imate i druge veličine.

Klizni ležajevi i vodiči

Za relativno precizne male mašine, poput one koju dizajniramo, teško je pronaći zamjenu za okrugle čelične klizne staze s ležajevima s rukavima. Barem u rasponu cijena na koji računamo.

Nedavno se pojavio veliki broj linearnih kugličnih ležajeva različitih vrsta. Iskreno, ne razumijem razloge njihove sve veće popularnosti. Osim jedine prednosti - izuzetne lakoće kretanja (a samim tim i mogućnosti korištenja manje snažnih motora), oni imaju i solidne nedostatke. Glavni su niska preciznost i povećani zahtjevi za okruženje u kojem djeluju. Sve vrste konstruktivnih trikova za zaštitu takvih ležajeva od prašine, prljavštine i strugotine slabo se čuvaju. Osim toga, bilo koji dodatni dio u sklopu ležaja, bilo da je manžetna, strugač ili četka, osim što povećava cijenu, unosi element nepouzdanosti u sklop.

Iz istih razloga, uklonit ćemo iz razmatranja sve vrste projektnih shema koje koriste šine i kotače u obliku kugličnih ležajeva, kao neozbiljne za stroj određene točnosti, i pomno razmotriti klizne ležajeve.

Klizni ležajevi imaju male radijalne dimenzije i težinu, za njihovu proizvodnju nije potrebna posebna oprema, mogu nositi velika opterećenja pri velikim brzinama. No, u našem slučaju to nije važno, važna je njihova druga velika prednost - tihi su i imaju visoku sposobnost prigušenja kada su izloženi cikličnim i udarnim opterećenjima.

Materijali (uredi)

Prilikom odabira materijala za klizne ležajeve usredotočit ćemo se na dostupne materijale koji imaju dobre karakteristike trenja za naše radne uvjete. A ovi uvjeti su sljedeći:

Brzina klizanja 0,2 ... 5 m / s.

Vrsta trenja je polusuha - površine vodilice i ležaja su u potpunom dodiru ili na područjima velike dužine. Nema odvojenog sloja ulja. Ulje se na površinama nalazi samo kao adsorbirani film.

Periodično podmazivanje.

Za vodiče povećane točnosti, kao u našem slučaju, posebnu pozornost treba posvetiti glatkoći, koja prije svega ovisi o razlici u koeficijentima statičkog trenja i trenja klizanja (i bez podmazivanja i sa slabim podmazivanjem). Ova karakteristika je za nas posebno važna jer koristimo koračni motor, a kolica uz vodilice kretat će se barem oskudno, ali u trzajima.

Nakon jednostavnog pretraživanja, dobili smo sljedeću listu dostupnih i prihvatljivih materijala u smislu glatkoće (sa slabim podmazivanjem) s koeficijentima trenja na čeličnoj osovini:

• Sivo liveno gvožđe - 0,15 ... 0,2.
• Antifrikcijsko lijevano željezo - 0,12 ... 0,15.
• Bronca - 0,1 ... 0,15.
• Tekstolit - 0,15 ... 0,25.
• Poliamidi, najlon - 0,15 ... 0,2.
• Najlon - 0,1 ... 0,2.
• Fluoroplastika bez podmazivanja - 0,04 ... 0,06.
• Guma podmazana vodom - 0,02 ... 0,06.

U principu, bilo koji od gore navedenih materijala može se koristiti za ležajeve, osim gume, koja je navedena za usporedbu, i lijevanog željeza, koje ćemo odbaciti kao egzotični materijal za kućne strojeve. Iskreno govoreći, izbor nije veliki. Uglavnom se svodi na sljedeće - metalne (brončane) ili nemetalne (bilo što od navedenog, osim gume).

Za sebe sam odavno odabrao broncu - provjereno rješenje, moglo bi se reći standardno, široko korišteno i ne zahtijeva detaljna obrazloženja. Ali radi reda, razmotrit ćemo druge opcije.

Nemetalni ležajevi

Nemam ništa protiv nemetalnih ležajeva. Da mi iz nekog razloga bronca nije bila dostupna (iako je danas teško zamisliti takve razloge), izabrao bih ležajeve tektolit... Ležajevi od tektolita izrađeni su od višeslojne šifonske tkanine impregnirane bakelitom i prešane pod pritiskom od približno 1000 kg / cm2 na 150 ... 180 stepeni. Najbolje djeluju ako su slojevi okomiti na površinu trenja. PCB se može obrađivati ​​alatom od tvrdog metala pri malim brzinama uvlačenja i velikim brzinama rezanja s prilično malim tolerancijama.

Najlon i najlon rade dobro s nedovoljnim podmazivanjem ili bez podmazivanja. Ali, kao i svi poliamidi, teško ih je obrađivati. Najlonski i najlonski ležajevi izrađeni su oblikovanjem u metalnim kalupima s dimenzijskom točnošću unutar nekoliko stotinki milimetra. Problemi mogu nastati pri proizvodnji s odgovarajućim tolerancijama na univerzalnoj mašinskoj opremi - nitko to neće uzeti.

Fluoroplastika(Teflon) je odličan materijal, ali, nažalost, nije baš dobar za izradu ležajeva zbog svoje mekoće, visokog koeficijenta linearnog širenja, hladnog puzanja (pojava trajnih deformacija pri dugotrajnoj izloženosti relativno niskim naprezanjima) i potpunog nenamočivanja sa uljem.

Svi nemetalni ležajevi koriste se u kombinaciji s vodilicama visoke tvrdoće (> HRC 50). Pod ovim uvjetom pokazuju visoku otpornost na habanje. Zahtjev za povećanom tvrdoćom vodilica nije nedostatak nemetalnih ležajeva, već je dan. Usput, za brončane čahure također je dobro zagrijati vodič.

Resurs

S obzirom na vijek trajanja ležajeva, potrebno je uzeti u obzir sljedeće napomene. Ako smo prihvatili princip jednake čvrstoće i jednake krutosti kao temeljni koncept u dizajnu, ništa nas ne sprečava da usvojimo isti princip u odnosu na resurs glavnih čvorova. Ono što mislim? Glavne komponente naše mašine su olovni vijci s navrtkama i vodilicama. Logično je napraviti ih na takav način da je resurs para vijaka srazmjeran resursima kliznih ležajeva. One. nakon što su ležajeve instalirali jednom, trebali bi raditi sve dok vijci i matice funkcioniraju. Nakon kvara parova vijaka, stroju će trebati veliki remont, nakon čega se ležajevi mogu zamijeniti. Nepraktično je zamijeniti ranije, staviti ležajeve koji će nadživjeti ne samo par vijaka, već i vas i mene.

Poznato je da konvencionalni par vijaka sa čeličnim olovnim vijkom i brončanom maticom služi jako dugo. Uz pravilan odabir parametara i visokokvalitetnu proizvodnju, takve jedinice rade godinama svaki dan u tri smjene. Mislim da moja mašina neće biti učitana na ovaj način. Međutim, nemoguće je precizno izračunati resurs. Može se predvidjeti na osnovu iskustva i znanja o temi. Mislim da će u ovom slučaju vijčani par služiti oko 8 godina, čak i uzimajući u obzir činjenicu da ću piliti na KIT stroju. Za to vrijeme će iscuriti mnogo vode, a mašina će zastarjeti, pojavit će se nove tehnologije, a troškovi proizvodnje mogu pasti. Možda neće imati smisla popravljati.

Očigledno, par čeličnih vijaka - brončana matica radi u mnogo težim uvjetima od čeličnih vodilica - brončanih ležajeva, što znači da će, teoretski, ležaj imati namjerno duži vijek trajanja. Ali ako je zazor koji nastaje zbog navoja matice podesiv, zazor u brončanoj čahuri ležaja nije. Stoga ćemo prihvatiti (ne sa plafona, već na osnovu analize prototipova i sa visokim stepenom vjerovatnoće) da će vijak i bronzani ležaj imati približno isti resurs.

Hoće li nemetalni ležaj trajati isto toliko? Nisam siguran. Može živjeti, a možda i ne. U principu, nije smrtonosno, mogu se osigurati zamjenjive košuljice, ali to povećava troškove montaže ležaja, a osim toga, uloživši mnogo novca u proizvodnju stroja, ne želim u početku postavljati hemoroide sa zamena ležajeva.

Mi donosimo odluku

S obzirom na gore navedeno, pri projektiranju vodilica može se napraviti sljedeće tehničko rješenje za implementaciju sklopa ležaja:

• rupe u kućištima za čahure izbušene su uz minimalne zahtjeve za tolerancije oblika i položaja površina (tj. prilično hrapave);
• čvrsto utisnite bronzane čaure kliznih ležajeva u dijelove kućišta s obzirom na unutrašnji promjer;
• bušili smo čahure za vodiče kao dio kućišta s tolerancijama dizajna.

Već sada možemo reći da se čini da je takvo rješenje svrsishodno, ali ipak ćemo razmotriti druge opcije.

Prvo što mi pada na pamet je zašto napraviti bronzane čahure, a zatim ih utisnuti i probušiti, kada je tržište puno gotovih navlaka za ležajeve sa mnogo boljim svojstvima od čiste bronze, na primjer, metalno-fluoroplastičnih ležajeva ?? Nije li lakše kupiti ih i pritisnuti na isti način?

Hajde da to shvatimo. Metalno-fluoroplastični ležaj je čelična čahura impregnirana vakuumom sa sastavom teflonskog olova dispergiranom u tekućini poroznog antifrikcijskog sloja od legure sinterirane bronze. Sama po sebi, kombinacija bronze i fluoroplastike je primamljiva i obećava značajne prednosti u pogledu svojstava. Tako je kako je. Metalno -fluoroplastični ležaj pri malim brzinama i suhom (!) Trenju dopušta vrlo velika opterećenja (do 350 MPa) i ostaje operativan u temperaturnom rasponu od -20 do +280 stupnjeva. No, s opterećenjima u rasponu od 0,1 ... 10 MPa i brzinama klizanja od 0,2 ... 5 m / s (poput našeg), koeficijent trenja može varirati od 0,1 do 0,2, tj. biti u granicama konvencionalnih nosivih materijala s rubnim podmazivanjem. Ispada ista stvar kao i postavljanje alu felni na kotače Zaporožeca sa velikim ušima - naravno, nema smisla.

Možda ćemo onda postići preciznost, pojednostaviti obradu i time uštedjeti novac? Takođe ne. Ako smo u prvom slučaju točno izbušili brončanu čahuru, tada ćemo u drugom morati probušiti sjedalo za rukav u tijelu, tj. ne isključujemo skupu operaciju na dobroj dosadnoj mašini. Štoviše, izračun dimenzionalnih lanaca uključuje tolerancije za neusklađenost, istjecanje, zaobljenost itd. Same kupljene košuljice, što će se morati uzeti u obzir, pod uvjetom da su te tolerancije poznate i pouzdane, tj. ovo su dobri skupi ležajevi, a ne rukavi nepoznatog porijekla - 3 rublje po vreći. Kao rezultat toga, sve ovo ne dodaje preciznost našoj mašini, već upravo suprotno.

Cijena brončane čahure, koja je samo komad cijevi, iznosi 50 rubalja, a dobar metalno-fluoroplastični ležaj oko 10 USD. Za ove ležajeve potrebno je 12 komada. Proračunajte sami koliko preplaćujemo, praktično ne dobivajući ništa. Isto se može reći i za druge moguće opcije za kupljene klizne ležajeve - preplaćujemo, a koristi nisu očite.

Pa, šta ako nema bronze? Ali ovo je, žao mi je, potpuno sranje. Ako imate pristup pristojnom parku strojeva i započinjete skup projekt, onda je smiješno pronaći komad bronze za dvanaest malih čaura i četiri matice!

Šta napraviti i kako?

Do sada smo stalno pričali: “čelik”, “bronza” ... A kakav čelik, a konkretno bronza?

S našim zahtjevima za otpornost na habanje (nećemo raditi u tri smjene svaki dan) i niskim zahtjevima za stabilnost sila trenja, izbor čelika i bronce, kao i toplinska obrada čeličnih vodilica, nisu značajni. Stoga, ako me pozovu iz tvornice i pitaju: „Nemamo takvu bronzu (čelik), koju ste zapisali na crtežu. Možemo li zamijeniti ...? ". Odmah ću i bez imalo sumnje odgovoriti: „Možeš! Da je samo bronca, a čelik sa prosječnim sadržajem ugljika. Na primjer, čelik je 30, 40 ili 45 ".

Ali na crtežu morate i dalje nešto zapisati i morate zapisati najbolju verziju. Uvijek ima vremena za pogoršanje. Limene fosforne (BrOF10-1) i cinkove (BrOTsS5-7-12, BrOTsS6-6-3) bronze dobro su prilagođene čahurama ležajeva. Bronze bez pocinčavanja (BrAZh9-4, BrS30) bolje rade s glatko obrađenim otvrdnutim vodilicama, stoga u svakom slučaju vodilice moraju biti očvrsnute do tvrdoće 40 ... 50 HRC i polirane s hrapavošću Ra 0,63. Unutrašnju površinu čahura ne treba polirati, ali njena hrapavost treba biti najmanje Ra1,25.

Ne zaboravimo da osim ležajeva ležajeva imamo i brončane matice. Tamo su zahtjevi za materijal stroži, ali za naš slučaj ne mnogo. Ima smisla ujediniti materijal za matice i klizne čahure.

Što se tiče geometrije i praznina, ovdje je bolje ne uzimati slobode. Kako bi se osigurale performanse našeg proizvoda s navedenom točnošću, maksimalni zajamčeni razmak između čahure i vodilice (promjer 16 mm) trebao bi biti oko 0,034 mm, što odgovara prilagođavanju za hodanje prema 7. razredu (H8 / f7).

U praksi to rade s komadnom (ne serijskom) proizvodnjom. Prvo se čahure utisnute u karoserije probuše s potrebnim tolerancijama oblika i položaja površina, zatim se dobivene rupe točno mjere, pa se tek tada vodilice bruse do veličine koja osigurava potreban zazor. Tada se cijela stvar označava kako se ubuduće ne bi zbunilo koje kućište, po kojim vodilicama klize.

Osim zazora, važan parametar ležišta čaure je i njegova dužina. Umjesto toga, ne dužina kao takva, već omjer dužine i promjera (l / d). Poznato je da je nosivost proporcionalna kvadratu odnosa l / d. Uzimajući u obzir pozitivan i negativan utjecaj l / d na nosivost, najčešće se poštuju prosječne vrijednosti l / d = 0,8 ... 1,2. S promjerom vodilice od 16 mm, raspon dužine čahure je 12,8 ... 19,2 mm. Međutim, u našem dizajnu nosivost ne brine, a opterećenja su nam mala. Više zabrinuti zbog osjetljivosti čahure na izobličenja. Očigledno, što je manji odnos l / d, manja je ova osjetljivost. Stoga je bolje odabrati duljinu rukava bliže 13 mm nego 20.

I posljednja primjedba. Šta ako ne možete slijediti sve preporuke u ovom poglavlju? Prekinuti ovaj posao i ne okupati se u parnoj kupelji? Pa, zašto, samo trebate biti spremni na činjenicu da će zbog toga kvaliteta proizvoda (alatni stroj) nastradati. To je sve. Šta ako ne pati? Patit će, patit će, pitanje je koliko? Ali niko to neće precizno reći. Pitanje poput: "Što će se dogoditi ako bronzu zamijenite mesingom ili čak napravite par kliznih - čelik na čeliku?" - nema smisla. Probaj, uradi, pa reci. Jedno je jasno - bit će gore. Usput, u neodgovornim vodičima niske preciznosti dopušten je klizni par čelik-čelik, dok dijelovi para moraju imati različitu tvrdoću, na primjer, vodilica je otvrdnuta, a rukav, naprotiv, kaljen.

Olovni vijci i matice

U praksi mogu postojati samo dvije opcije - klasični čelični olovni vijak s brončanom maticom opremljen uređajem za kompenzaciju zazora ili kuglasti vijak (kuglični vijak).

Klizni zupčanik sa trenjem

Gotovo sva opća razmatranja izražena u prethodnom poglavlju o izboru materijala za klizne staze i klizne ležajeve vrijede i za vijčane zupčanike s trenjem klizanja, nema smisla ponavljati. Razmotrimo još jedno važno svojstvo vijčanog para, koje u našem slučaju može biti od velike važnosti, naime sposobnost prigušivanja vijčanog prijenosa kliznog trenja.

Koračni motori imaju neželjeni učinak koji se naziva rezonancija. Učinak se pojavljuje kao nagli pad okretnog momenta pri određenim brzinama. To može dovesti do preskočenih koraka i gubitka sinhronosti. Učinak se javlja ako se frekvencija koraka poklapa s prirodnom rezonantnom frekvencijom rotora. Borba protiv ovog efekta može se voditi u dva smjera. Elektroničke metode, na primjer, prelaskom na mikrostepeni rad motora (ili na nivou algoritma vozačevog rada) i organiziranjem mehaničkog prigušenja.

Šteta je, pošto ste napravili ili kupili kontroler i izgradili mašinu, naići na fenomen rezonance. Stoga se morate unaprijed pobrinuti da pri ubrzanju i usporavanju motora bezbolno pređe rezonantnu frekvenciju. Prelazak u način mikrokoraka nije uvijek prihvatljiv zbog naglog gubitka brzine i zakretnog momenta na vratilu. Da, ako je prihvatljivo, nikad ne škodi imati na umu mehaničko prigušivanje.

Rezonantna frekvencija izračunava se formulom F 0 = (N * T H / (J R + J L)) 0,5 / 4 * pi,

• F0 - rezonantna frekvencija,
• N je broj punih koraka po okretu,
• TH je moment držanja za korištenu metodu upravljanja i faznu struju,
• JR je moment inercije rotora,
• JL je moment inercije opterećenja.

Formula pokazuje da rezonancija jako ovisi o opterećenju spojenom na motor. Očigledno, s krutim pričvršćivanjem vodećeg vijka na osovinu motora, ukupni moment inercije sustava značajno će se povećati, što pomakne rezonanciju u područje nižih frekvencija, pri čemu se prigušujuća svojstva viskoznog trenja u navojima olovni konac se dobro manifestuje. Odabirom broja zavoja i podešavanjem zazora (napetosti) u navoju možete ukloniti simptome rezonance.

Ovdje mnogo ovisi o materijalu matice. Potrebna je dobra adsorpcija ulja na materijal. Na primjer, PTFE matica ne može poslužiti kao prigušivač zbog potpunog nenavlaživanja uljem. U tom smislu, kapron se ponaša bolje, ali i ne previše dobro. Od nemetala, tekstolit je najprikladniji, koji je prijateljski prema ulju. Bronza je dobra sa svih strana.

Olovni vijak

Olovni vijci su dizajnirani za čvrstoću, otpornost na habanje i stabilnost. Snaga i efikasnost nas malo zanimaju. Otpornost na habanje je od interesa za određivanje prosječnog pritiska na radne površine navoja i odabir visine navoja. No, na temelju izračuna stabilnosti, moramo odrediti promjer vijka za zadanu duljinu i odabranu shemu pričvršćivanja vijka u nosačima. Ova šema se takođe mora izabrati.

Neću ovdje napuhavati obraze, pretvarati se da sam pametan i dosađivati ​​vam kalkulacije pomoću pametnih formula. Štaviše, iako i sam znam kako se to radi, dugo nisam očekivao takve stvari. Naša mašina nije dizalica sa stalnim navojem opterećenja za dato višetonsko opterećenje, već precizni mehanički uređaj. Odabir geometrijskih parametara vijka može i treba biti napravljen na osnovu analize prototipova. Ako analizirate (morate analizirati industrijsku opremu, a ne domaće proizvode) veliki broj sličnih strojeva i uređaja sličnog kruga, pronaći ćete sljedeće:

• Nosači propelera: jedan kraj je čvrsto pričvršćen, drugi leži direktno na koračnom motoru.
• Minimalni promjer vijka: 12 mm za dužine do 700 mm, 16 mm za dužine do 1200 mm.
• Profil navoja: trapezni ili trakasti (s pravokutnim profilom).
• Sa korakom od 3 mm, visina konca je 1,5 mm.

Možete napraviti izračune posebno za našu mašinu i uvjeriti se u to, ali vrijeme je šteta. Prilikom projektiranja glavnu pozornost treba posvetiti materijalima i tehnologiji, što je u ovom slučaju mnogo važnije. Nadalje, bit će postavljeni tehnički zahtjevi za vijke. Trebalo bi tražiti njihovu provedbu, ali to nije uvijek moguće i prilično skupo. Ovdje morate tražiti kompromise. Od čega se može i ne može odustati teško je pitanje koje svaki dizajner rješava različito, u skladu sa svojim željama. Bez insistiranja na svom mišljenju, iznijet ću osnovne zahtjeve, kako bi u stvarnosti trebalo biti.

Za termički neobrađene olovne vijke normalne i povećane tačnosti, toplo valjani čelik A40G je najbolji materijal. Koriste i poboljšani čelik 45 i 40X. U tom se slučaju materijal vodilica može ujediniti s materijalom vijka.

U slučaju završne obrade vijka rezačem, koristi se čelik U10A, žaren do tvrdoće 197 HB.

Za učvršćene i brušene vijke duž profila navoja koriste se čelik razreda 40HG i 65G, koji ima visoku otpornost na habanje. Ova je opcija previše hladna za kućnu mašinu, ali kuglični vijak, usput, jedini je način na koji to rade.

Tolerancije vijaka:

1. Najveća dopuštena akumulirana greška koraka, μm:
   • unutar jednog koraka - ± 3 ... 6;
   • na dužini od 25 mm - 5 ... 9;
   • na dužini od 100 mm - 6 ... 12;
   • na dužini od 300 mm - 9 ... 18;
   • za svakih 300 mm dužine - dodaje se 3 ... 5;
   • po cijeloj dužini vijka, ne više - 20 ... 40.
2. Tolerancije za vanjski, srednji i unutarnji promjer navoja postavljaju se najviše do odgovarajućih tolerancija za trapezne navoje u skladu s GOST 9484-81, s tolerancijskim poljem 7H u skladu s GOST 9562-81.
3. Da bi se osigurala točnost vijaka u nagibu i zaštitila navoj od brzog gubitka točnosti kao posljedice lokalnog trošenja, odstupanje za ovalnost prosječnog promjera navoja na nagibu od 3 mm treba biti 5 ... 7 µm.
4. Istrošenje vanjskog promjera vijka pri provjeri u centrima duljine do 1 metar - 40 ... 80 mikrona.
5. Ako vanjski promjer vijka služi kao tehnološka osnova za navoje (a to se događa gotovo uvijek), tada se tolerancija za vanjski promjer dodjeljuje prema h5.

Lako je pretpostaviti da tačnost mašine direktno zavisi od odstupanja prema zahtjevu 1. Da smo kočije ručno premjestili po nonijusu, to bi bilo tako, ali u našem slučaju život je lakši, jer se akumulirana greška u CNC stroju može programski nadoknaditi.

Ako smo započeli s trapeznim navojem, tada bi već navedenim zahtjevima trebalo dodati hrpu važnih, ali teško zadovoljavajućih zahtjeva za kutove profila navoja. No, cijena olovnog vijka već je toliko visoka da se napravi poseban alat za rezanje trapeznih niti (i precizno se izrađuje za svaki pojedini slučaj). U slučaju komadne proizvodnje bez pripreme posebne opreme, sasvim je prikladan konac trake pravokutnog profila.

Pa ipak, koji je bolji trapezni konac u odnosu na traku? Samo jedna stvar - bolja otpornost na habanje, jer radna površina navoja na trapeznom navoju je veća, a pritisak na ovu površinu manji. Izbor između trapeznih niti i trakastih niti stvar je kompromisa između trajnosti i cijene. Ako ste voljni platiti pristojan novac (uporediv s cijenom kugličnog vijka) za izdržljivost, odaberite trapezni navoj. Lično, nisam spreman.

Predviđam pitanje iz serije: "Šta će se dogoditi ako ...?". Šta će se dogoditi ako uzmete dobru šipku i presiječete metrički trokutasti navoj na njoj? Odgovaram - biće još gore. Na promjeru od 12 mm, metrički navoji s korakom od 1,75 standardno se režu. Visina profila mu je 1,137 mm, što je nedovoljno u pogledu otpornosti na trošenje. Najbliži navoj prikladan za visinu profila (1.624) ima korak 2,5 i reže se na promjeru 18 mm. Ispada pristojan klub. Ali najvažnije, zahtjevi za vijke na stavkama 1-5 ostaju isti. Dobit u troškovima proizvodnje, ako ih ima, bit će mala.

Usput, cijena izrade vijka raste eksponencijalno s njegovom dužinom. To je zbog tehnologije rezanja niti i upotrebe posebne opreme. Na primjer, za izradu vijka dužine do 500 mm potreban je jedan stalni oslonac, a za vijak od 700 mm već dva. Stabilni nasloni za određeni propeler moraju se izmijeniti, troškovi preinake i ostale potrebne opreme, kako razumijete, uključeni su u cijenu propelera. Da smo napravili 50 vijaka ili kontaktirali proizvodnju, gdje se ti vijci masovno proizvode, bilo bi jeftinije i tako…. Zato sam od samog početka postavio radno polje duž X u mašini - 700 mm, a ne 1000. Skupo i to neće učiniti svugdje.

Putni ludak

Obično su matice izrađene od bronze BrO10F1 i BrO6Ts6S3. Ako nađete takvu broncu, bit će jako dobra, ali nikako fatalna, ako upotrijebite bilo koju drugu. Općenito, sve što smo rekli o materijalima za klizne čahure vrijedi i za matice.

Tolerancije oraha:

1. Stavka 2 za vijke također se odnosi na matice.
2. Za rascjepljenu maticu vanjski promjer navoja određuje se iz uvjeta za osiguranje prianjanja matice na vijak duž profila, pa je postavljen za 0,5 mm veći nego prema GOST 9484-81. Unutarnji promjer dodjeljuje se iz uvjeta potrebnog zazora, pa je postavljen veći za 0,5 mm nego prema istom GOST -u.
3. U slučajevima kada unutarnji promjer matice služi kao tehnološka osnova za konačnu obradu tijela matice (sami razumijete, to se tako događa), unutarnji promjer matice izrađen je prema H6.
4. Dopuštena odstupanja profila i koraka nisu regulirana, ali su ograničena veličinom tolerancije za prosječni promjer.

Prisutnost praznina između navoja para vijaka uzrok je zazora. Njegovo uklanjanje postiže se konstruktivnim mjerama - zatezanjem razdjelne matice vijkom, oprugom ili steznom stezaljkom. Najlakši način je da napravite razdjelnu maticu s veznim vijkom /

Kako dalje?

Sjetite se onoga što smo rekli o kliznim stazama i kliznim ležajevima: „U praksi to rade. Prvo se čahure probuše, a tek tada se vodilice bruse do veličine koja osigurava potreban zazor. " Dakle, s olovnim vijcima i maticama sve se događa upravo suprotno - prvo naprave vijke, a zatim naoštre matice na njima.

Ova okolnost obećava velike koristi. Vijci se praktički ne troše (tako se strojevi remontuju u proizvodnji - prave stare matice na stare vijke), što znači da u tvornicu možete donijeti odgovarajući olovni vijak, a oni će vam izraditi maticu. Odgovarajuće vijke možete kupiti, ukloniti sa starih mašina i uređaja i konačno pronaći na otpadu. To će uvelike smanjiti troškove proizvodnje vaše mašine, jer cijena olovnih vijaka je više od polovice svih troškova proizvodne mehanike.

Kao i uvijek, ovo rješenje ima više od prednosti. Kupljeni (pronađeni) vijci već imaju odrezane krajeve, koji diktiraju potpuno specifičan dizajn nosača, što vam možda neće biti isplativo, kao i upotrebu onih ležajeva koji odgovaraju vijku, a ne onih koje biste željeli nabaviti za tebe. Često je potrebno proizvesti dodatne dijelove za nosače koji dodaju vrijednost i koji ne bi bili potrebni da je dizajn vijaka i matica vaš. Ovo je pravi minus.

Nedavno su se pojavile mnoge kompanije (uključujući i strane) koje prodaju gotove parove vijaka. U osnovi, troškovi kupnje i proizvodnje ne razlikuju se mnogo, ali postoji problem s krajevima. Često su ove firme spremne za vas izraditi vijke potrebne dužine i s rezom krajeva, koje sami izvlačite, ali cijena će se povećati za 1,5 ... 2 puta. U svakom slučaju, na vama je da sami napravite olovne vijke ili kupite gotove.

Ako niste sigurni da ćete moći proizvesti visokokvalitetne parove vijaka, a odlučili ste koristiti kupljene ili općenito "lijeve" vijke u svom stroju, bilo bi ispravno prvo ih kupiti ili pronaći, pa tek onda počnite sa dizajniranjem mašine. Tačnije, za dizajn, jer u njemu nema ništa posebno za dizajniranje.

Loptasti vijak

Kod kuglastog vijka trenje klizanja zamjenjuje se trenjem kotrljanja. To omogućuje značajno povećanje učinkovitosti mehanizma do 95 ... 98%, kao i povećanje njegovog resursa za red veličine. Ovo objašnjava široku upotrebu kugličnih vijaka u mašinstvu.

Tačnost kugličnih vijaka je niža od tačnosti kliznih trenja. Objašnjenje je jednostavno. U konvencionalnom vijčanom prijenosniku samo su dva dijela u kontaktu, a tehnološki razmak (zazor) je podesiv, a u kuglastom vijku, osim ista dva dijela (vijak i matica), u rad je uključen i treći dio - lopta, bolje rečeno hrpa loptica, i podesiti zazor problematično. Ali to ne znači da kuglasti vijak nije tačan. Točno je, ali tehnološki ta točnost nije laka. Recimo samo, ako usporedimo kuglične vijke i vijčane zupčanike s trenjem klizanja iste preciznosti, tada su kuglični vijci znatno skuplji.

Nisam loš u vezi kugličnih vijaka i ne zagovaram isključivo klasični vijak i maticu. Naprotiv, volim kuglične vijke, i sam sanjam da napravim mašinu s njima. Ali. Osim što je pouzdan, lijep, skup i općenito cool, to mnogo obavezuje. Čudno je vidjeti kuglaste vijke pored vodilica iz cijevi zavjesa i najlonskih ležajeva izbušenih bušilicom. Nasuprot tome, dobri vodiči s modernim ležajevima od metala i fluoroplastike ne izgledaju ništa manje čudno pored šipke s navojem kupljene na tržištu i šesterokutne matice za 3 rublje.

Ako koristite kuglične vijke, tada zajedno s dobrim vodilicama, visokokvalitetnim čahurastim ležajevima, kvalitetnim prijelaznim spojnicama za povezivanje kuglastih vijaka s motorom i ostalim dijelovima stroja moraju biti na istoj razini. Inače nema smisla. A ovo je potpuno drugačija cjenovna kategorija.

Dizajn mašine

1. Sastavljanje složenog mehanizma s gomilom detalja nije teško. Ovdje vam ne treba mnogo inteligencije. Teško je doći do jednostavnog i tehnološki naprednog mehanizma, ali koji obavlja iste funkcije kao i složeni. Zašto je teško doći do originalnog bicikla? Jer u njemu je sve već davno izmišljeno! Postavlja se pitanje je li potrebno baviti se usklađivanjem izuma i dizajna? Mašina je potrebna za poslovanje, a ne za pokazivanje raspaljene mašte dizajnera. Stoga ćemo bez daljnjeg preturati po internetu i odabrati gotovu strukturnu shemu stroja koja zadovoljava naše zahtjeve.
2. Dijelovi strojeva trebaju imati jednostavan geometrijski oblik s minimalnim brojem glodanja. Osim toga, ovih detalja treba biti malo. Potrošit ćemo gomilu novca na vodiče i olovne vijke s maticama kako bi se slomili i na filigranskim, čipkastim dijelovima tijela.
3. Bez zavarivanja. Ovo je dodatni novac, a osim toga, tada morate zapaliti zavarenu jedinicu u peći kako biste uklonili zaostala naprezanja i staviti je na stroj za strojnu obradu.
4. Materijal svih dijelova karoserije je legura D16T. Od tada ćemo dobiti krutost s velikim monolitnim presjecima da bi se dobila potrebna krutost, jedan debeli dio je jeftiniji od tri tanka pričvršćena zajedno.
5. Što je moguće manje pričvršćivača. Nitanje takođe košta.
6. Bilo bi lijepo uključiti mogućnost modernizacije u dizajn. Na primjer, ako je potrebno, promijenite radno polje mašine uz minimalne izmjene.

Pretraživanje na Internetu dalo je rezultate. Svidjela mi se austrijsko-njemačka mašina Step-Four (Z kolica.

Nosač Y je već dvije šipke s ležajevima i rupama za Z -tračnice. Šine se moraju umetnuti u rupe u čvrstom (prijelaznom) položaju i učvrstiti pomoću vijaka. Fiksacija vijcima potrebna je više za smirenje duše nego za njeno stvarno popravljanje. Vodiči moraju biti ukorijenjeni u rupe. U donjoj šipki nalazi se rupa za sklop ležišta olovnog vijka, a u gornjoj šipci sjedište za koračni motor.

Nosač X - dva zida sa istim konstrukcijskim elementima kao šipke nosača Y. Debljina zida 15 mm. Ne možete učiniti manje, inače se vodiči neće dobro držati. U donjem dijelu zidova pričvršćena su obična kućišta ležaja za pomicanje kolica duž vodilica smještenih u okviru.

Sklop podvozja.

Ostaje pričvrstiti gotov podvozje stroja na jaku i krutu podlogu za uglove greda. Baza može biti, na primjer, komad laminirane ploče koja se koristi za proizvodnju kuhinjskih ploča ili samo pisaći stol. Grede okvira automatski će se postaviti. Glavna stvar je da ih ne ometate.

Imajte na umu da promjenom dužine vodilica možete lako napraviti stroj sa bilo kojim (u razumnim granicama) dimenzijama radne površine za glodanje bez mijenjanja dijelova tijela.

Transmisija

Možete početi s postavljanjem vijaka.

Kao što smo rekli, jedan kraj vijka visi izravno na koračnom motoru, a drugi počiva na ležaju koji se sastoji od dva kutna ležaja koji sprječavaju pomicanje vijka po osi. Jedan ležaj pruža podršku jednoj strani, drugi drugoj. Prednaprezanje ležaja nastaje pomoću navojne matice kroz čahure između ležajeva. Sklop ležaja, a time i cijeli vijak, pričvršćen je u kućište pomoću vijka za podešavanje kroz otvor na vanjskom prstenu.

Ležajevi mogu biti bilo koje vrste. Naneo sam dimenzije 6x15x5. U teoriji bi trebao postojati dvostruki kutni ležaj (serija 176 GOST 8995-75), ali ga je teško pronaći. Čak i jednostavni kutni ležajevi ne leže na hrpi na tržištu, a dvostrukih uopće nema. Mogu se isporučiti obični radijalni ležajevi. Aksijalne sile i brzine za nas nisu velike, a ako nakon nekog vremena zakrknu, onda ih je lako zamijeniti, čak ni ne morate ništa rastavljati.

Vijak se montira na osovinu motora kroz čahuru sa stezaljkama.

Prijenos okretnog momenta s pogonskog vijka X koordinate na nepogonski vijak vrši se posebnim plastičnim zupčastim remenom.

Zupčasti remen i zupčanici su kupljeni. Pojas na ovoj dužini praktički se ne rasteže i mora osigurati dobru napetost. Je li pouzdan? Pouzdan. Je li moguće staviti dva šagovika na os X, po jedan za svaki vijak? Ne znam, nisam probao. Mislim da će biti problema sa sinhronizacijom. A pojas je jeftin i veseo.

Završni dodir. Stavili smo nosač za vreteno.

To je sve. Možete spojiti elektroniku, staviti vreteno i pokrenuti stroj. Sve bi trebalo funkcionirati. I mora uspjeti, moram reći! U osnovi ništa drugo nije potrebno. O da, krajnji prekidači moraju biti instalirani, ali ih ne možete instalirati. Ovo je opcija, mašina radi dobro i bez krajnjih prekidača.

Brojimo dijelove tijela (osim vodilica i olovnih vijaka) koje je potrebno naručiti iz tvornice - 14 komada! Plus 2 ugla, plus dva dijela za držač vretena. Ukupno: 18 dijelova. A još manje u smislu nomenklature, samo 8. Vrlo dobar rezultat!

Dajemo "tržišni" izgled

Gledajući fotografiju prototipa sa stranice, vidimo da je mašina tamo čvrsta, ali naša je nekako skeletna i mrtva!

Odmah, učinimo to!

Montirajte šipke kanala - osnove (debljine 5 mm) s dna okvira i zatvorite olovne vijke šipkama kanala - kućište (debljine 2 mm).

Instalirat ćemo prijelaze, također s kanala. Tako ćemo na jednom kraju zatvoriti remenski pogon, a na drugom kraju na poprečnoj traci možemo instalirati konektore sa stepenica.

Na nosač X postavit ćemo poklopac koji štiti vodeći vijak Y i na njega uvrnuti utor u koji će ležati kabel iz Z -nosača. Isti utor pričvršćujemo na okvir sa strane pogona.

Hoće li sva ova kućišta dodati krutost našoj mašini? Naravno da hoće, ali ne previše. Na ovaj način nemoguće je ojačati strukturu i dati joj opću krutost. Strujni krug mašine mora raditi sam i bez ovih nosača. Ali sada se mašina može lako prenositi s mesta na mesto, umesto da se drži pričvršćena za sto.

Stavit ćemo poklopce, izrezati (za testiranje) kutije na novoj mašini kako bismo sakrili adapterske blokove za žice od koraka u njima. I posljednji dodir je instaliranje kabelskih tračnica.

Nisam veliki stručnjak na području obrade metala i dizajna posebno alatnih strojeva za obradu metala, pa je moguće da sam se negdje pokazao pogrešnim ili nepreciznim, ispravni drugovi će me ispraviti. Osim toga, tijekom mnogo godina stvarnog dizajna u izradi instrumenata i strojarstvu razvio sam određene stereotipe u pristupima projektiranju dijelova strojeva (izbor dizajnerskih osnova, specifičnosti dodjeljivanja tolerancija i slijetanja, prilagođavanje dizajna za određenu opremu postrojenja itd.), možda vam ovi pristupi neće odgovarati, stoga ih ne donosim ovdje. Ali pri projektiranju ove mašine oslanjao sam se upravo na ona opća razmatranja koja sam iznio u članku. I ova mašina radi! Kako je predviđeno! Hoće li trajati 8 godina - ne znam, vrijeme će pokazati, ali s obzirom na projektnu dokumentaciju, mogu napraviti ne samo rezervne dijelove, već nekoliko istih mašina. Ako treba.

1. V.I. Anurev. Priručnik konstruktor-mašinograditelj. U 3 toma. Moskva. "Mehanički inžinjering". 2001.
2. I.Ya. Levin. Priručnik za dizajnere preciznih instrumenata. Moskva. OBORONGIZ. 1962.
3. F. L. Litvin. Projektovanje mehanizama i delova uređaja. Leningrad. "Mehanički inžinjering". 1973.
4. P.I.Orlov. Osnove dizajna. U 3 toma. Moskva. "Mehanički inžinjering". 1977.
5. Imenik. Kuglični ležajevi instrumenata. Moskva. "Mehanički inžinjering". 1981.
6. Priručnik metalara. U 5 svezaka. Ed. B.L.Boguslavsky. Moskva. "Mehanički inžinjering". 1978.

Olovni vijak je važan dio koji se koristi kao pretvarač pokreta. Ona mijenja rotacijsko kretanje u linearno. Za to se isporučuje s posebnom maticom. Osim toga, osigurava kretanje s unaprijed određenom preciznošću.

Pričvrstite indikatore kvalitete

Vijak, kao vrlo važan dio, mora zadovoljiti mnoge zahtjeve. Da bi se mogao koristiti, na primjer, u stonim porocima, mora biti prikladan s obzirom na takve parametre kao što su: promjerna veličina, točnost profila i točnost koraka navoja, omjer navoja vijka prema njegovim ležajevima, otpornost na trošenje, debljina navoja. Također je važno napomenuti da se, ovisno o stupnju točnosti kretanja koje pružaju vijci, mogu podijeliti u nekoliko klasa točnosti od 0 do 4. Na primjer, olovni vijci strojeva za rezanje metala moraju odgovarati klasama točnosti od 0 do 3.4 klasa tačnosti nije prikladna za upotrebu u takvoj opremi.

Opušteni materijal olovnog vijka

Kao slijepa kutija za proizvodnju vijaka koristi se konvencionalna šipka, odsječena od visokokvalitetnog metala. Međutim, ovdje je važno napomenuti da se za materijal koji služi kao obradak nameću neki zahtjevi. Metal bi trebao imati dobru otpornost na trošenje, dobru obradivost i stabilno stanje ravnoteže u uvjetima unutarnjih naprezanja koja nastaju nakon obrade. To je vrlo važno jer će ovo svojstvo pomoći u izbjegavanju deformacije olovnog vijka tijekom njegove daljnje uporabe.

Za proizvodnju ovog dijela s prosječnom klasom točnosti (2. ili 3.), koji neće podlijegati povećanim zahtjevima temperaturne otpornosti, koristi se čelik A40G, koji je srednje ugljik, s dodatkom sumpora i čelika 45 s dodatkom olova. Ova legura poboljšava obradivost vijka i također smanjuje površinsku hrapavost materijala.

Navojni profil

Postoje tri vijčana profila koja se koriste u proizvodnji olovnih tokarilica ili bilo kojih drugih. Profil može biti trapezoidan, pravokutni ili trokutasti. Najčešći tip je trapezni konac. Njegove prednosti uključuju činjenicu da je veća preciznost od pravokutnog. Osim toga, pomoću razdjelne matice moguće je podesiti aksijalne zazore s trapeznim vijkom, koji nastaju zbog istrošenosti opreme.

Ovdje je također važno napomenuti da je rezanje, poput brušenja trapezoidnog konca na vijak, mnogo lakše od pravokutnog. Ali u isto vrijeme morate shvatiti da su karakteristike točnosti pravokutnih niti veće od onih trapezoidnih. To znači da ako je zadatak stvoriti vijak s najboljim podešavanjem za točnost, tada ćete ipak morati rezati pravokutni navoj. Trapezoidni vijci nisu prikladni za vrlo precizne operacije.

Obrada vijcima

Glavni dijelovi na kojima je vijak zasnovan u stroju su ležajevi i ogrlice. Navoj vijka smatra se pokretačkom površinom. Najveća točnost stolnih stega i svih drugih alatnih strojeva s takvim vijkom mora se osigurati između radne površine dijela, kao i glavne referentne površine. Iz tog razloga, kako bi se izbjegle deformacije, obrada svih ovih površina provodi se primjenom ovog dijela koji određuje specifičnosti obrade olovnog vijka.

Ovdje je također važno napomenuti da se vijak različite klase točnosti obrađuje na različite veličine. Dijelovi koji će pripadati razredu tačnosti 0,1 i 2 obrađuju se do 5. kvalitete. Vijci koji pripadaju trećoj klasi točnosti obrađuju se do 6. kvalitete. Vijci koji pripadaju 4. kategoriji također se obrađuju do 6. razreda, ali istovremeno imaju polje tolerancije za vanjski promjer.

Centriranje i tapkanje

Da bi se dobio vijak prihvatljive kvalitete, potrebno je izvršiti još nekoliko operacija. Jedan od njih je centriranje dijela koji se odvija na tokarilici. Olovni vijak, odnosno radni komad za ovaj dio je centriran na navedenoj opremi i ovdje su mu krajevi presječeni. Osim toga, provodi se operacija brušenja obratka. Da biste to učinili, u centrima koristite brusilice bez centra ili cilindrične brusilice. Ovdje je važno dodati da se brušenje u centrima vrši samo za vijke 0,1 i 2 klase tačnosti.

Nadalje, prije nego što nastavite s navojem, radni komad se mora ispraviti. Ovdje treba napomenuti da se ovoj operaciji podvrgavaju samo vijci 3. i 4. klase točnosti. Nakon toga se njihova površina dodatno polira. Kao oprema za navoj na vodeći vijak koristi se tokarski stroj za rezanje.

Opis navojne matice

Olovna matica s vijkom dizajnirana je za pružanje točnih pokreta pri pozicioniranju. U nekim rijetkim slučajevima mogu se napraviti od materijala kao što je lijevano željezo protiv trenja. Ovaj element mora osigurati stalan zahvat sa zavojima vijka, a također mora djelovati i kao kompenzacijski dio. Morat ćete nadoknaditi jaz koji će neizbježno nastati kada se vijak istroši. Na primjer, matice za olovne vijke koje se koriste u tokarilicama izrađene su dvostruko. To je potrebno kako bi se uklonio jaz koji može nastati ili kao posljedica proizvodnje i montaže stroja, ili kao posljedica istrošenosti njegovih dijelova.

Posebnost vijka s dvostrukom maticom je to što ima fiksni i pomični dio. Pokretni dio koji se nalazi s desne strane može se kretati po osi stacionarnog dijela. Taj će pokret nadoknaditi jaz. Proizvodnja matica vrši se samo za vijke nulte, prve i druge klase tačnosti. Za njihovu proizvodnju koristi se limena bronca.

Od čega su izrađeni orasi i njihovo trošenje?

Najčešći materijali za proizvodnju ove vrste dijelova su aluminijske željezne bronze, prema standardima alatnih strojeva MT 31-2. Osim ovog materijala, lijevanje od trenja od lijevanog željeza može se koristiti i kao zamjena za neodgovorne

Ovdje je važno dodati da se matica troši mnogo brže od samog olovnog vijka. Za to postoji nekoliko razloga:

• navoj matice slabo je zaštićen od bilo kakve kontaminacije, a također ga je prilično teško očistiti od ovih nepotrebnih elemenata;
• često se događa da je ovaj element u početku loše podmazan i to uvelike utječe na vijek trajanja;
• kada se matica spoji s vijkom, ispostavlja se da za drugi element svi zavoji rade istovremeno, ali za vijak samo oni koji su spojeni s maticom.

Iz tih razloga vijke s maticom morate češće provjeravati jer će se matica prilično brzo istrošiti.

Prilikom odabira CNC usmjerivača cnc odlučiti:

1. sa kojim materijalom ćete raditi. O tome ovise zahtjevi za krutost strukture glodalice i njen tip.

Na primjer, CNC mašina od šperploče dopušta samo preradu drva (uključujući šperploču) i plastike (uključujući kompozitne materijale - plastiku s folijom).

Na glodalici izrađenoj od aluminija moguće je obraditi već obrađene dijelove obojenih metala, dok će se povećati i brzina obrade proizvoda od drva.

Alatke za glodanje aluminija nisu prikladne za obradu čelika, ovdje su već potrebne masivne mašine sa slojem od lijevanog željeza, dok će obrada obojenih metala na takvim glodalicama biti učinkovitija.

2. s veličinom obradaka i veličinom radnog polja glodalice. Ovo definira zahtjeve za mehaniku CNC alatnih strojeva.

Prilikom odabira stroja obratite pažnju na proučavanje mehanike stroja, mogućnosti stroja ovise o njegovom izboru, a nemoguće ga je zamijeniti bez značajnog redizajna strukture!

Mehanika CNC glodalice od šperploče i aluminija često je ista. Više detalja ispod.

No, što je veća veličina radnog polja stroja, za njegovu montažu bit će potrebne kruće i skuplje linearne vodilice za pomicanje.

Prilikom odabira strojeva za rješavanje problema proizvodnje visokih dijelova s ​​velikim razlikama u visini, uobičajena je zabluda da je dovoljno odabrati stroj s velikim radnim hodom po osi Z. Ali čak i s velikim hodom po osi Z , nemoguće je izraditi dio sa strmim nagibima ako je visina dijela veća od radne duljine rezača, odnosno više od 50 mm.

Razmotrimo uređaj glodalice i mogućnosti odabira na primjeru CNC strojeva serije Modelist.

A) Odabir dizajna CNC stroja

Postoje dvije mogućnosti za izradu CNC strojeva:

1) konstrukcije sa pokretnim stolom, slika 1.
2) izgradnja sa pokretnim portalom, Slika 2.

Slika 1Glodalica sa kliznim stolom

Prednosti dizajn stroja s pomičnim stolom je jednostavnost implementacije, velika krutost stroja zbog činjenice da je portal nepomičan i pričvršćen za okvir (podnožje) stroja.

Flaw- velike dimenzije, u usporedbi s dizajnom s pomičnim portalom, te nemogućnost obrade teških dijelova zbog činjenice da pomični stol nosi dio. Ovaj dizajn je prilično pogodan za preradu drveta i plastike, odnosno lakih materijala.

slika 2 Glodalica sa pokretnim portalom (portalna mašina)

Prednosti dizajn glodalice sa pomičnim portalom:

Kruti stol koji može izdržati veliku težinu obratka,

Neograničena dužina obratka,

Kompaktnost,

Mogućnost strojne izvedbe bez stola (na primjer, za montažu rotacijske osi).

Nedostaci:

Manja krutost konstrukcije.

Potreba za korištenjem krutijih (i skupljih) vodilica (zbog činjenice da portal "visi" na vodilicama, a nije fiksiran na krutom stroju, kao u dizajnu s pomičnim stolom).

B) Odabir mehanike CNC glodalice

Prikazana je mehanika (vidi slike na sl. 1, sl. 2 i sl. 3):

3 - držači vodiča

4 - linearni ležajevi ili čahure

5 - potporni ležajevi (za pričvršćivanje vodećih vijaka)

6 - vodeći vijci

10 - kvačilo koje povezuje vratilo vodećeg vijka s vratilom koračnih motora (SM)

12 - matica

slika 3

Izbor sistema linearnog kretanja glodalice (vodilice - linearni ležajevi, vodeći vijak - olovna matica).

Sljedeći se mogu koristiti kao vodiči:

1) valjci, slika 4.5

Slika 4

Slika 5

Ova vrsta vodiča našla se u dizajnu amaterskih lasera i alatnih strojeva iz industrije namještaja, slika 6

Nedostatak je niska nosivost i mali resursi, budući da izvorno nisu bili namijenjeni za upotrebu u strojevima s velikim brojem pokreta i velikim opterećenjima, niska čvrstoća aluminijskog profila vodilica dovodi do urušavanja, slika 5 i, kao rezultat toga, nepopravljivi zazor, što daljnju upotrebu mašine čini neprikladnom.

Druga verzija vodiča za valjke, slika 7, također nije prikladna za velika opterećenja i stoga se koristi samo u laserskim strojevima.

Slika 7

2) okrugli vodiči, predstavljaju čeličnu osovinu izrađenu od visokokvalitetnog čelika ležaja otpornog na habanje sa površinom tla, površinskim otvrdnjavanjem i tvrdim hromiranjem, prikazanim pod brojem 2 na slici 2.

Ovo je najbolje rješenje za amaterske konstrukcije, jer cilindrične vodilice imaju dovoljnu krutost za obradu mekih materijala u maloj CNC mašini po relativno niskim cijenama. Ispod se nalazi tablica za odabir promjera cilindričnih vodilica, ovisno o maksimalnoj dužini i minimalnom otklonu.

Neki kineski proizvođači jeftinih alatnih strojeva instaliraju vodilice nedovoljnog promjera, što dovodi do smanjenja točnosti, na primjer, pri upotrebi na stroju izrađenom od aluminija na radnoj duljini od 400 mm, vodilice promjera 16 mm dovest će do otklona u sredini pod vlastitom težina 0,3..0,5 mm (ovisno o težini portala).

Uz pravilan odabir promjera vratila, dizajn strojeva s njihovom upotrebom je prilično jak, velika težina vratila daje strukturi dobru stabilnost, ukupnu krutost konstrukcije. Na strojevima većim od metra, upotreba okruglih vodilica zahtijeva značajno povećanje promjera radi održavanja minimalnog otklona, ​​što čini upotrebu okruglih vodilica nerazumno skupom i teškom.

Dužina osi	Mašina za šperploču	Mašina za obradu drveta od aluminijuma	Aluminijumska mašina za rad na aluminiju
200mm	12	12	16	12
300mm	16	16	20	16
400mm	16	20	20	16
600mm	20	25	30	16
900mm	25	30	35	16

3) profilne vodilice
Polirana vratila zamjenjuju se profilnim vodilicama na strojevima velikih dimenzija. Upotreba oslonca po cijeloj dužini vodilice omogućava upotrebu vodilica znatno manjih promjera. No, upotreba ove vrste vodilica nameće visoke zahtjeve na krutost nosećeg okvira stroja, jer kreveti izrađeni od duraluminija ili čeličnog lima nisu sami po sebi kruti. Mali promjer vodilica tračnice zahtijeva upotrebu čelične profilne cijevi s debelim zidovima ili konstrukcijskog aluminijskog profila velikog presjeka u strukturi stroja kako bi se postigla potrebna krutost i nosivost okvira stroja.
Upotreba posebnog oblika profilne šine omogućava bolju otpornost na habanje u odnosu na druge vrste vodilica.

Slika 8

4) Cilindrični vodiči na nosaču
Cilindrični vodiči na nosaču jeftiniji su analog profilnih vodilica.
Osim profilnih, oni zahtijevaju upotrebu ne limenih materijala u okviru mašine, već profilisanih cijevi velikog presjeka.

Prednosti - bez skretanja i bez efekta opruge. Cijena je dvostruko veća nego za cilindrične vodilice. Njihova upotreba je opravdana kada je dužina putovanja veća od 500 mm.

slika 9 Cilindrični vodiči na nosaču

Premještanje se može oba bushings(trenje klizanja) - sl. 10 s lijeve strane i pomoću linearni ležajevi(trenje kotrljanja)- pirinač. 10 sa desne strane.

slika 10 Ležajevi i linearni ležajevi

Nedostatak kliznih čahura je trošenje čahura, što dovodi do pojave zazora i povećani napori da se prevlada trenje klizanja, što zahtijeva upotrebu snažnijih i skupljih koračnih motora (SM). Njihova prednost je niska cijena.

U posljednje vrijeme cijena linearnih ležajeva toliko je pala da je ekonomski isplativo odabrati ih čak i u jeftinim hobi dizajnima. Prednost linearnih ležajeva je niži koeficijent trenja u odnosu na čahure čahura, pa, shodno tome, većina snage koračnih motora odlazi na korisne pokrete, a ne na borbu protiv trenja, što omogućuje upotrebu motora manje snage.

Za pretvaranje rotacijskog kretanja u translacijsko gibanje na CNC stroju potrebno je upotrijebiti vijčani prijenosnik ( vodeći vijak ). Zbog rotacije vijka, matica se pomiče translacijski. U glodalicama i strojevima za graviranje mogu se koristiti strojevi vijčani zupčanici i kotrljajući pogoni .

Nedostatak kliznog vijčanog prijenosa je prilično veliko trenje, koje ograničava njegovu upotrebu pri velikim brzinama i dovodi do trošenja matice.

Klizni vijčani zupčanici:

1) metrički vijak. Prednost metričkog vijka je njegova niska cijena. Nedostaci - mala preciznost, mali koraci i mala brzina kretanja. Maksimalna brzina vijka (brzina mm `s min) zasnovana na maksimalnoj brzini motora (600 o / min). Najbolji vozači zadržavaju okretni moment do 900 o / min. Pri ovoj brzini rotacije može se postići linearno kretanje:

Za vijak M8 (korak navoja 1,25 mm) - ne više od 750 mm / min,

Za vijak M10 (korak navoja 1,5 mm) - 900 mm / min,

Za vijak M12 (korak navoja 1,75 mm) - 1050 mm / min,

Za vijak M14 (korak navoja 2,00 mm) - 1200 mm / min.

Pri najvećoj brzini, motor će imati oko 30-40% prvotno određenog zakretnog momenta, a ovaj način rada koristi se isključivo za kretanje u praznom hodu.

Pri radu s tako niskim ulaganjem, povećanom potrošnjom rezača, nakon nekoliko sati rada, na rezačima se stvaraju naslage ugljika.

2) trapezni vijak... U dvadesetom stoljeću zauzela je vodeću poziciju u alatnim strojevima za obradu metala, prije pojave kuglastih vijaka. Prednost je visoka preciznost, veliki navoj navoja i, posljedično, velika brzina kretanja. Obratite pažnju na vrstu obrade, što je glatka i ujednačena površina vijka, što je duži vijek trajanja mjenjača s navojnom maticom. Valjani vijci imaju prednost nad vijcima s navojem. Nedostaci trapezoidnog mjenjača s navojnom maticom su prilično visoka cijena u usporedbi s metričkim vijkom, trenje klizanja zahtijeva upotrebu koračnih motora dovoljno velike snage. Najčešći vijci su TR10x2 (promjer 10 mm, navoj navoja 2 mm), TR12x3 (promjer 12 mm, navoj navoja 3 mm) i TR16x4 (promjer 16 mm, navoj navoja 4 mm). U strojevima je oznaka takvog prijenosa TR10x2, TR12x3, TR12x4, TR16x4

Valjkasti pogoni:

Kuglični vijak (kuglični vijak). U kugličnom vijku trenje klizanja zamjenjuje se trenjem kotrljanja. Da bi se to postiglo, u kugličnom vijku vijak i matica odvojeni su kuglicama koje se kotrljaju u utorima navoja vijka. Recirkulacija kuglica osigurana je povratnim kanalima koji idu paralelno s osi vijka.

Slika 12

Kuglični vijci omogućuju rad pod velikim opterećenjima, dobru glatkoću, značajno povećane resurse (izdržljivost) zbog smanjenog trenja i podmazivanja, povećane učinkovitosti (do 90%) zbog manjeg trenja. Može raditi pri velikim brzinama, pruža visoku točnost pozicioniranja, veliku krutost i bez zazora. Odnosno, mašine koje koriste kuglične vijke imaju znatno duži resurs, ali imaju višu cijenu. Mašine su označene sa SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, gdje je SFU jedna matica, DFU je dvostruka matica, prve dvije znamenke su promjer vijka, druge dvije su razmak navoja.

Olovni vijak glodalica se može montirati na sljedeći način:

1) Dizajn sa jednim potpornim ležajem. Pričvršćivanje se vrši s jedne strane vijka s maticom na nosivi ležaj. Druga strana vijka pričvršćena je na osovinu koračnog motora putem krute spojnice. Prednosti - jednostavnost dizajna, nedostatak - povećano opterećenje ležaja koračnog motora.

2) Dizajn sa dva potporna ležaja u odstojniku. Dizajn koristi dva potporna ležaja na unutarnjim stranama portala. Nedostatak dizajna je složenija implementacija u odnosu na opciju 1). Prednost je manja vibracija ako vijak nije savršeno ravan.

3) Dizajn sa dva potisna ležaja. Dizajn koristi dva ležaja sa vanjskim stranama portala. Prednosti - vijak nije deformiran, za razliku od druge opcije. Nedostatak je složenija izvedba konstrukcije, u usporedbi s prvom i drugom opcijom.

Ludi na putovanjima oni su:

Bronza bez zazora. Prednost takvih oraha je trajnost. Nedostaci - teško se proizvode (kao rezultat - visoka cijena) i imaju visok koeficijent trenja u usporedbi s kaprolonskim maticama.

Bez kaprolona bez zazora. Trenutno je kaprolon široko rasprostranjen i sve više zamjenjuje metal u profesionalnim strukturama. Tečna matica od kaprolona ispunjenog grafitom ima značajno manji koeficijent trenja u odnosu na istu broncu.

slika 14 Olovna matica od kaprolona ispunjenog grafitom

U matici kuglastog vijka trenje klizanja zamjenjuje se trenjem kotrljanja. Prednosti - nisko trenje, mogućnost rada pri velikim brzinama. Nedostatak je visoka cijena.

Izbor spojnice

1) spajanje pomoću krute spojnice. Prednosti: krute spojnice prenose veći okretni moment s vratila na vratilo, nema zazora pri velikim opterećenjima. Nedostaci: zahtijevaju preciznu ugradnju, jer ova spojnica ne kompenzira pogrešno poravnanje i poravnanje vratila.

2) povezivanje pomoću mijeha (split) spojnice. Prednost korištenja mehaničke spojnice je ta što njezina uporaba omogućuje kompenzaciju pogrešnog poravnanja ugradnje hodne osovine i osi koračnog motora do 0,2 mm i pogrešno poravnanje do 2,5 stupnja, što rezultira manje opterećenje ležaja koračnog motora i duži vijek trajanja koračnog motora. Takođe umanjuje vibracije koje se javljaju.

3) spajanje pomoću bregastog kvačila. Prednosti: omogućava prigušivanje nastalih vibracija, prijenos većeg obrtnog momenta sa vratila na vratilo, u poređenju sa podijeljenim. Nedostaci: manja kompenzacija za pogrešno poravnanje, pogrešno poravnanje instalacije hodnog vratila i osi koračnog motora do 0,1 mm i pogrešno poravnanje do 1,0 stepena.

C) Izbor elektronike

Prikazana je elektronika (vidi slike 1 i 2):

7 - upravljač koračnog motora

8 - jedinica za napajanje kontrolera koračnog motora

11 - koračni motori

Postoje 4, 6 i 8 žica koračni motori ... Svi oni se mogu koristiti. Većina modernih kontrolera koristi četverožičnu vezu. Ostali vodiči se ne koriste.

Prilikom odabira stroja važno je da koračni motor ima dovoljnu snagu za pomicanje radnog alata bez gubljenja koraka, odnosno bez praznina. Što je veći korak vijka, to će motori biti snažniji. Obično što je veća struja motora, veći je i njezin okretni moment (snaga).

Mnogi motori imaju 8 terminala za svako polunamotanje zasebno-to vam omogućuje povezivanje motora sa serijski spojenim namotima ili paralelno. Kod paralelno spojenih namota trebat će vam pogonski sklop s dvostrukom strujom nego kod serijski spojenih namota, ali polovina napona bit će dovoljna.

U slučaju serijskog, naprotiv - da bi se postigao nazivni zakretni moment, trebat će pola struje, ali da bi se postigla maksimalna brzina, dvostruko veći napon.

Količina pokreta u jednom koraku je tipično 1,8 stepeni.

Za 1.8, postoji 200 koraka po punom okretu. U skladu s tim, za izračunavanje vrijednosti, broj koraka po mm ( Korak po mm) koristimo formulu: broj koraka po okretu / korak vijka. Za vijak s korakom od 2 mm dobivamo: 200/2 = 100 koraka / mm.

Izbor kontrolera

1) DSP kontroleri. Prednosti - mogućnost odabira portova (LPT, USB, Ethernet) i neovisnost frekvencija signala STEP i DIR od rada operativnog sistema. Nedostaci - visoka cijena (od 10.000 rubalja).

2) Regulatori kineskih proizvođača za amaterske alatne strojeve. Prednosti - niska cijena (od 2500 rubalja). Nedostatak - povećani zahtjevi za stabilnost operativnog sistema, zahtijevaju poštivanje određenih pravila konfiguracije, po mogućnosti pomoću namjenskog računara, dostupne su samo LPT verzije.

3) Amaterski dizajni diskretnih kontrolera. Niska cijena kineskih kontrolera zamjenjuje amaterske dizajne.

Kineski kontroleri se najviše koriste u amaterskom dizajnu alatnih strojeva.

Izbor napajanja

Motori Nema17 zahtijevaju jedinicu za napajanje od najmanje 150W

Motori Nema23 zahtijevaju napajanje od najmanje 200 W