Линеарна вођица - која се такође назива линеарна шина, линеарна водилица за кретање или вођица профилне шине - је прецизна механичка компонента која ограничава кретање у једном праволинијском-смеру док подржава оптерећења у свим другим правцима. То је једна од две основне компоненте сваког система прецизног линеарног кретања, а друга је куглични вијак или погонски механизам.
Ако наводите линеарне водиче за нови дизајн машине, набављате замене за постојећи систем или процењујете добављаче за наруџбу серије, овај водич покрива оно што треба да знате: како функционишу линеарне вођице, који су различити типови и где се сваки од њих истиче, шта кључни параметри избора значе у пракси и како ускладити спецификацију шина и блокова са стварним захтевима апликације.
Шта линеарни водич ради - и шта не може сам
Линеарни водич ради две ствари истовремено: подржава оптерећење на покретној колици и ограничава ту кочију да се креће праволинијски са великом поновљивошћу.
Унутар блока линеарне вођице, рециркулацијске челичне куглице (или ваљци у дизајну са великим{0}}оптерећењем) котрљају се између прецизних-брушених жлебова у блоку и одговарајућих жлебова на шини. Пошто се куглице котрљају, а не клизе, трење је изузетно мало -, обично коефицијент од 0,003 до 0,005, у поређењу са 0,1 до 0,3 за обичну клизну површину. Ово мало трење омогућава линеарном водичу да се глатко креће под оптерећењем са минималном погонском силом и да тачно понавља своју позицију током милиона циклуса.
Оно што линеарни водич не ради је да вози кочију или контролише њен положај. Та функција припада кугличном завртњу, ременском погону или линеарном мотору. Линеарни водич ограничава путању кретања; погонски механизам одређује где се дуж те путање кочија зауставља.
Ова подела функција је важна за избор: линеарна вођица мора да буде димензионисана за сва оптерећења која ће оса имати - радијално, бочно и момент -, док су куглични вијак или погон одвојено димензионисани за аксијални потисак и захтев за тачност позиционирања.
Како функционише линеарни водич: рециркулацијски куглични механизам
Кључни механички принцип у линеарном водичу је рециркулација лопте. Блок садржи коначан број куглица набијених између жлеба шине и жлеба блока. Како се блок креће дуж шине, куглице на предњем делу напуњене зоне излазе из контактне области, путују кроз повратни канал унутар блока и поново-улазе у напуњену зону позади. Ова континуирана циркулација омогућава неограничену удаљеност од коначног броја лоптица.
Геометрија контакта жлеба одређује како блок носи оптерећење. У уобичајеној употреби су две геометрије жлебова:
Готички лук (две-додирне тачке):Свака лопта додирује две тачке на површини жлеба - по једну на свакој страни лука. Ова геометрија се користи у већини стандардних профилних шинских вођица и обезбеђује добар капацитет оптерећења у више смерова од компактне величине блока.
Кружни лук (контакт са четири-тачке, као у ДЛИ ХД серији):Свака лопта додирује жлеб на четири тачке, распоређујући оптерећење равномерније по површини лопте. Ова геометрија обезбеђује једнаке оцене оптерећења у сва четири смера - радијално, обрнуто радијално и оба бочна смера - и мање је осетљива на грешке у инсталацији јер се блок може само-поравнати да би апсорбовао мала одступања у равности шина.
У вођицама типа - (као што је серија ДЛИ РД), елементи за котрљање су цилиндрични ваљци, а не куглице. Ваљци остварују линијски контакт са жлебом, а не тачкасти контакт, што драматично повећава контактну површину и производи много веће оцене оптерећења и крутости за исту ширину шине.
Типови линеарних водича: шта разлике значе у пракси
По типу котрљајућег елемента
Линеарне вођице типа кугле{0}}
Стандардни избор за већину ЦНЦ, аутоматизације и опште индустријске примене. Куглице обезбеђују ниско трење, могућност велике брзине, умерено-до-велико оптерећење и добра својства-самопоравнања. Доступни су у ширем распону величина и класа преднапрезања од типова ваљака, и генерално више опраштају мање несавршености у инсталацији.
Када одабрати-тип кугле: општа ЦНЦ обрада, ласерско сечење, машине за паковање, аутоматизација-и-положавања, машине за гравирање, опрема за 3Д штампање, медицински системи за позиционирање.
Линеарне вођице{0}}ваљкастог типа
Ваљци замењују куглице као котрљајући елемент, обезбеђујући линијски контакт уместо тачака. За исту ширину шине, ваљкаста вођица даје приближно 2-3 пута динамичко оптерећење и знатно већу крутост од кугличне вођице. Замена{4}}је нешто веће трење, мања способност-самопоравнања и већа осетљивост на квалитет монтажне површине.
Када одабрати{0}}тип ваљка: тешке-машине алатке, прецизне машине за брушење, обрадни центри великог-формата, тешки портални системи, опрема за штанцање и пресовање, апликације у којима се еластична деформација под оптерећењем мора свести на минимум.
По висини блока (стандардни наспрам ниског профила)
Блокови стандардне висине
Подразумевани избор за већину апликација. Стандардни блокови имају виши центар гравитације, што повећава момент крака за бочна оптерећења, али такође обезбеђује већу површину монтаже на носачу.
Блокови ниског{0}}профила (као у ДЛИ ЕД серији)
Смањена висина блока снижава тежиште склопа вагона, што побољшава динамичко понашање при великим брзинама и смањује момент савијања на шини под бочним оптерећењима. Смањена висина такође омогућава компактнији целокупни дизајн машине где је вертикални простор ограничен.
Када одабрати ниски{0}}профил: опрему за аутоматизацију велике-брзине, осе у којима висина носача утиче на омотач машине, дизајн компактних модула, апликације где су вибрације при брзини забрињавајуће.
По дужини блока (стандардна наспрам дугачка)
Дужина блока одређује тренутну носивост једног блока. Дужи блок шири зону контакта лопте преко веће аксијалне дужине шине, повећавајући њену отпорност на моменте нагиба и скретања.
За апликације са значајним моментним оптерећењима - конзолни носиви терет, вретено са великим препустом или једно-дизајн шине - дуги блокови обезбеђују већу оцену момента без потребе за широм шином. За апликације са уравнотеженим оптерећењем распоређеним на више блокова, обично су довољни блокови стандардне{4}}дужине.
Серија линеарних водича Тхрее ДЛИ: Који одговара вашој апликацији
ХД серија - Стандардни водич за куглу, једнако оптерећење у свим правцима (ХДР15–ХДР65)
ХД серија користи геометрију кружног{0}}лучног жлеба да би се постигле једнаке оцене динамичког оптерећења у сва четири смера: радијално, обрнуто радијално и оба бочна смера. Ова једнако-карактеристика оптерећења значи да ХД серија ради конзистентно без обзира на то како је оптерећење распоређено у правцима - корисно у апликацијама где се смер оптерећења мења током циклуса или је тешко прецизно израчунати.
ХД серија такође има могућност само{0}}поравнања која омогућава блоку да апсорбује мање грешке при инсталацији без стварања унутрашњег напрезања. Ово смањује осетљивост на равност монтажне површине и поједностављује инсталацију у теренским условима.
Доступан у ширинама шина од 15 мм до 65 мм. Доступне су стандардне и{3}}оцене високе прецизности (Х). Котрљајући елемент типа кугла{5}}.
Најбоље за:ЦНЦ рутери, машински центри, машине за ласерско сечење, општа индустријска аутоматизација, машине за паковање, било која примена која захтева поуздане перформансе у различитим смеровима оптерећења.
ЕД серија - Ниско-Водич за лоптице ниског профила, велика брзина и компактан дизајн (ЕДР15–ЕДР30)
ЕД серија дели исте карактеристике-оптерећења и самопоравнавања{1}} као и ХД серија, али са смањеном висином блока која смањује укупни профил носача. Нижа висина монтаже смањује момент савијања на шини под бочним оптерећењима, што побољшава динамичку стабилност при великим радним брзинама.
Практична карактеристика дизајна: држач лопте у серији ЕД држи куглице у блоку чак и када је блок уклоњен са шине. Ово спречава испадање куглица током монтаже и поједностављује инсталацију у оријентацијама где се блок мора поставити на шину са стране или одоздо.
Доступан у ширинама шина од 15 мм до 30 мм. Доступне су стандардне и високе{3}}оцене тачности. Котрљајући елемент типа кугла{5}}.
Најбоље за:Опрема за{0}}аутоматизацију велике брзине, компактни дизајн модула, оси портала са ограничењима по висини, системи за-и- постављање, апликације у којима маса и висина вагона морају бити минимизиране.
РД серија - водич за ваљке, максимално оптерећење и крутост (РДР15–РДР65)
РД серија користи цилиндричне ваљке под контактним углом од 45 степени као елемент за котрљање уместо куглица. Контактни угао од 45 степени распоређује оптерећење симетрично у сва четири правца, а линијски контакт ваљка драматично смањује еластичну деформацију при великим оптерећењима у поређењу са кугличним водичем исте ширине.
Резултат је вођица са оценама оптерећења и крутости које значајно премашују оне код кугличних вођица у истој класи величине. Под дуготрајним тешким оптерећењима, серија РД одржава бољу прецизност положаја јер се шина и блок мање склањају.
Доступан у ширинама шина од 15 мм до 65 мм. Доступне су стандардне и високе{3}}оцене тачности. Котрљајни елемент- типа.
Најбоље за:Алатке за тешке{0}}машине, прецизне машине за брушење, велики обрадни центри, опрема за пресовање и штанцање, апликације за тешке портале, било која примена где еластична деформација под оптерећењем директно утиче на тачност обраде или квалитет делова.
Поређење серија на први поглед
| ХД серија | ЕД Сериес | РД Сериес | |
|---|---|---|---|
| Роллинг елемент | Лопта | Лопта | Роллер |
| Носивост | Високо | Високо | Врло високо |
| Ригидност | Високо | Високо | Врло високо |
| Монтажна висина | Стандард | Ниско | Стандард |
| Мак брзина | Високо | Високо | Средње{0}}високо |
| Само{0}}поравнање | Да | Да | Ограничено |
| Задржавање лопте ван шина | Стандард | Да (држач) | N/A |
| Распон величина | ХД15–ХДР65 | ЕД15–ЕД30 | РД15–РД65 |
| Примарна предност | Једнако оптерећење, свестрано | Компактан, велика-брзина | Максимално оптерећење и крутост |
Параметри избора: Шта свака спецификација заправо значи
Динамичко оптерећење (Ц)
Динамичко оптерећење Ц је оптерећење, у килоњутонима, под којим ће група идентичних линеарних блокова водилице прећи 50 км кумулативног хода пре него што 90% њих развије замор. То је примарни параметар за израчунавање радног века под датим еквивалентним оптерећењем.
Већа вредност Ц значи већу носивост -, али Ц је увек наведен за један правац (радијално за већину каталошких вредности). Ако ваша апликација примењује оптерећење у више праваца истовремено, ефективно оптерећење на блоку мора се израчунати као комбиновано еквивалентно оптерећење пре него што се упореди са Ц.
Оцена статичког оптерећења (Ц0)
Статичко оптерећење Ц0 је оптерећење које производи специфичну трајну деформацију у зони контакта између лопте и стазе. Одређује максимално тренутно оптерећење које блок може да издржи без оштећења - релевантно за апликације са ударним оптерећењима, заустављањем у случају нужде или великим вршним силама током стезања или притискања.
Прелоад Цласс
Преднапрезање је унутрашње оптерећење које се примењује на куглице током производње да би се уклонио унутрашњи зазор. Повећава крутост и смањује зрачност у блоку, по цену већег трења у раду и стварања топлоте.
| Прелоад цласс | Унутрашњи зазор / предоптерећење | Најбоље за |
|---|---|---|
| Лагано предоптерећење (З0 / Ц0) | Мали клиренс | Велика-брзина, мало оптерећење, мали приоритет трења |
| Средње предоптерећење (З1 / Ц1) | ~2–3% Ц | Стандардни ЦНЦ, општа аутоматизација |
| Велико предоптерећење (З2 / Ц2) | ~5–8% Ц | Тешко сечење, високи захтеви за крутост |
Одабир већег преднапрезања од апликације захтева губитак обртног момента и скраћује радни век кроз повећано загревање трењем. Изаберите најлакшу класу предоптерећења која испуњава захтев за крутост.
Оцена прецизности
Оцена тачности специфицира толеранције димензија шине и блока - паралелност покретне површине блока са површином за уградњу шине, варијацију висине између блокова на истој шини и праволинију шине. Више оцене тачности су строже за све ове толеранције.
За већину ЦНЦ апликација и апликација за аутоматизацију довољан је стандард или Х (висока тачност). Прецизни (П) и супер{1}}прецизни (СП) разреди се користе у полупроводничкој опреми, метролошким системима и другим апликацијама где је потребна поновљивост позиционирања испод-микрона.
Раил Видтх
Ширина шине је најдиректнији показатељ носивости. Шира шина има веће куглице, дубље жлебове и више контактне површине -, што све доводи до виших вредности Ц и Ц0. Ширина шине треба да се бира на основу захтеваног динамичког оптерећења и момента оптерећења које ће вагон доживети, а не само на основу величине машине.
Како ускладити величину линеарног водича са вашом апликацијом
Корак 1 - Идентификујте упутства за учитавање
На хоризонталној оси: главно оптерећење је радијално (надоле од тежине терета). На вертикалној оси: главно оптерећење је радијално или обрнуто-радијално у зависности од оријентације. На осовинама са помереним носивим оптерећењем или силама резања: израчунајте моментно оптерећење у сваком смеру (нагиб, скретање, котрљање) посебно.
Корак 2 - Израчунајте еквивалентно динамичко оптерећење
Комбинујте све компоненте оптерећења у једно еквивалентно оптерећење по блоку, узимајући у обзир дистрибуцију оптерећења на број блокова и шина. За хоризонталну осу са две шине и четири блока (два по шини), сваки блок носи једну-четвртину укупног радијалног оптерећења плус свој удео у било ком моменту оптерећења.
Корак 3 - Израчунајте потребну оцену динамичког оптерећења за циљни радни век
Користећи формулу века трајања Л10: Ц=П × (Л / 50)^(1/3), где је П еквивалентно оптерећење у кН, а Л захтевани век трајања у км. Ово даје минималну Ц вредност коју изабрани блок мора да испуни.
Корак 4 - Изаберите ширину шине из каталога
Пронађите ширину шине у изабраној серији (ХД, ЕД или РД) где каталошка вредност Ц испуњава или премашује израчунати минимум. Проверите да ли је Ц0 (статичка оцена) такође адекватан за било које вршно оптерећење у апликацији.
Корак 5 - Изаберите класу унапред учитавања и оцену тачности
Ускладите предоптерећење са захтевом за крутост. Ускладите оцену тачности са захтевом за поновљивост позиционирања.
Корак 6 - Потврдите са кугличним завртњем или спецификацијом погона
Линеарна вођица и куглични вијак треба да буду усклађени по величини и степену прецизности. Куглични вијак великог-пречника који покреће вагон на шинама мањих димензија ће произвести систем ограничен отклоном вођице. Погледајте табелу{3}}подударања величине у ДЛИ водичу за координацију за препоручена упаривања.
Уобичајене грешке при избору
Одабир ширине шине на основу величине машине, а не на основу прорачуна оптерећења
Велика машина не захтева аутоматски велике шине. Оса која помера ласерску главу од 5 кг при ходу од 2000 мм захтева мале шине изабране за стварно оптерећење од 5 кг -, а не шине од 45 мм јер је оквир машине велики. Превелике шине губе трошкове и додају масу без побољшања тачности.
Коришћење исте серије вођица на свим осама без обзира на захтеве
Оса АЗ која носи тешко вретено има различите захтеве од Кс осе која покреће исто вретено великом брзином. З оса може имати користи од РД серије за крутост; ЕД серија може боље да опслужује Кс осу за брзину и компактну висину.
Одабир великог преднапрезања ради компензације забринутости око крутости без провере термичког ефекта
Велико преднапрезање повећава трење, што генерише топлоту током непрекидног{0}}радња великом брзином. Топлота изазива топлотну експанзију у шини и вагону, што мења стање предоптерећења и може довести до померања положаја. Изаберите предоптерећење на основу прорачуна крутости, а не као општу меру предострожности.
Инсталирање две шине без провере паралелизма
Две шине које нису паралелне приморавају блокове да раде са унутрашњим бочним оптерећењем током читавог хода. Ово бочно оптерећење убрзава хабање и повећава отпор при кретању, чак и када су блокови појединачно унутар својих носивости. Паралелност између две шине на истој оси треба да се провери на 0,02–0,05 мм на 300 мм пута пре него што машина буде пуштена у рад.
Линеарне вођице у ЦНЦ-у и аутоматизацији: Референца за примену
| Апликација | Типичан захтев | Препоручена серија |
|---|---|---|
| ЦНЦ обрадни центар (Кс/И оса) | Висока прецизност, средње{0}велико оптерећење, крутост под силом сечења | ХД серија ХДР25–ХДР35, средње оптерећење |
| ЦНЦ обрадни центар (З оса) | Компактно, вертикално оптерећење, висока крутост | ХД или РД серија, средње оптерећење |
| ЦНЦ рутер / машина за гравирање | Велика брзина, лагано-средње оптерећење, исплативо- | ХД серија ХДР15–ХДР25, лагано предоптерећење |
| Машина за ласерско сечење | Велика брзина, врло лагано оптерећење, мало трење | ЕД серија ЕДР15–ЕДР20, лагано предоптерећење |
| Изаберите-и-поставите аутоматизацију | Велика брзина, кратак ход, компактан | ЕД серија, лагано предоптерећење |
| Машине за паковање | Висок радни циклус, умерено оптерећење, заштита заптивача | ХД серија, средње оптерећење, брисачи |
| Тешки обрадни центар / брушење | Максимална крутост, велико оптерећење, мала деформација | РД серија РДР25–РДР45, средње-тешко предоптерећење |
| Прецизно брушење / ЕДМ | Ултра{0}}висока прецизност, осетљивост на вибрације | РД серија, висока тачност |
| Медицинска / лабораторијска опрема | Глатко кретање, низак ниво буке, компактан | ЕД серија, лагано предоптерећење |
| Руковање полупроводницима | Компатибилност чистих соба, висока прецизност | ХД или ЕД серија, прецизност |
Добављање линеарних водича за ОЕМ и серијске поруџбине
За произвођаче ОЕМ машина и дистрибутере у иностранству који набављају линеарне водиче у запремини, доследност између серија је важна као и почетна спецификација. Равност шине, преднапрезање блока и толеранција висине који варирају између производних серија производе машине са различитим радним карактеристикама упркос коришћењу истих бројева делова.
ДЛИ испоручује ХД, ЕД и РД серије линеарних вођица у стандардним и високим{0}}степенима прецизности, са дужинама шина од 200 мм до 4000 мм и опцијама блокова у стандардним и дугачким конфигурацијама. Дизајни типа кугле-(ХД и ЕД) и ваљка-типа (РД) су доступни у распону величина.
За поруџбине серије, ДЛИ обезбеђује цртеже са димензијама, сертификате о степену тачности и потврду времена испоруке у фази упита. Прилагођене дужине шина, специјалне арматуре за подмазивање и не-класе предоптерећења су доступни на захтев.
Да бисте добили потврду спецификације и понуду серије, поделите следеће:
- Оријентација осе и дужина хода
- Маса корисног терета и помак од средишње линије водича (ако је применљиво)
- Потребна брзина и убрзање вагона
- Захтев за тачност позиционирања или поновљивост
- Количина по наруџбини и очекивана учесталост поруџбине
- Радно окружење (температура, прашина, расхладна течност, чиста соба)
