Куглични вијак и систем{0}}и-зупчаника могу да претворе ротацију мотора у линеарно кретање, али се не понашају исто као што се повећавају дужина путовања, брзина и сила сечења. Куглични завртњи се обично бирају за прецизно кретање, ниско трење и контролисан зазор. Погони -и-зупчаника се често разматрају за дугачке осе ЦНЦ рутера где је потребна велика брзина кретања и где би било тешко контролисати ротирајући вијак.
Ни један систем преноса не носи сам сто машине. Линеарне вођице подржавају покретно оптерећење и контролишу смер кретања, док куглични вијак или зупчаник-и-погон обезбеђују потисак који помера осу. Избор између ова два стога захтева процену целе осе, а не упоређивање само завртња и носача.
За многе компактне и средње ЦНЦ машине, правилно одабран куглични вијак остаје ефикасно решење. Међутим, за дугачку осу портала која мери неколико метара, критична брзина, навојни бич и распоред носача могу учинити зупчаник и зупчаник практичнијим. Тачан избор зависи од хода,-брзине брзог хода, тачности сечења, покретне масе, услова уградње и могућности одржавања.
Како функционишу два ЦНЦ погонска система
У конвенционалној оси са кугличним завртњем, мотор ротира осовину завртња кроз спојницу или каиш. Рециркулацијске куглице се котрљају између вијка и навртки, узрокујући да се навртка и причвршћени сто машине померају линеарно. Котрљајући контакт обезбеђује високу механичку ефикасност и омогућава систему да преноси значајан аксијални потисак уз релативно мало трење.
На осовини зупчаника-и-зупчаника, летва је фиксирана дуж рама машине док мотор ротира зупчаник који се спаја са зупцима летве. Зупчаник и мотор нормално путују са покретним порталом или колицима. Пошто је сталак непрекидно подупрт дуж оквира, систем нема дугачку ротирајућу осовину која може да се окреће својом природном фреквенцијом.
Ова структурна разлика постаје све важнија како осовина постаје дужа. Куглични завртањ је ослоњен углавном на крајње лежајеве и може да виси или вибрира између тих ослонаца. Носач је постављен дуж његове дужине, али његова прецизност зависи од квалитета зуба, захвата зупчаника, поравнања зглоба, подмазивања и методе контроле зазора{2}}.
Куглични вијак против зупчаника: главне разлике
| Фактор селекције | Балл Сцрев | Рацк анд Пинион |
|---|---|---|
| Типична снага | Прецизно кретање, велики потисак и контролисан зазор | Дуг ход и велика линеарна брзина без завртња |
| Мождани удар | Обично практичан за кратка и средња путовања; дуго путовање захтева пажљиву проверу брзине | Погодно за дугачке машинске секире јер се делови регала могу спојити |
| Ограничење брзине | Под утицајем критичне брзине завртња, ограничења брзине навртке и распореда подршке | Није ограничен критичном брзином дугог ротационог завртња |
| Бацкласх | Може се смањити кроз преднапрезање или одговарајућу структуру матице | Зависи од квалитета зуба, захватања зупчаника и механизма преднапрезања |
| Тачност позиционирања | Доступно у дефинисаним оценама{0}}тачности за потенцијалне клијенте | Зависи од тачности нагиба носача, спојева регала, квалитета зупчаника и контроле повратних информација |
| Контаминација | Стазе за трчање и кружење куглица морају бити заштићени од струготина и прашине | Изложени зуби такође захтевају чишћење и подмазивање, посебно око абразивне прашине |
| Одржавање | Подмазивање, заптивке, поравнање, носећи лежајеви и стање матице | Подмазивање зуба, захватање зупчаника, спојеви зупчаника, подешавање хабања и зазора |
| Типичне примене | ЦНЦ осе за увлачење, З осе, обрадни центри и прецизна аутоматизација | Велики ЦНЦ рутери, плазма машине и дугачки портални системи |
Зашто је дужина путовања важна за куглични вијак
Куглични вијак се не може изабрати само од пречника и олова. Како се растојање између лежајева без ослонца повећава, критична брзина ротације брзо опада. У близини критичне брзине, вратило може да почне да се окреће, производећи вибрације, буку, оптерећење лежаја, нестабилно позиционирање и могућа оштећења циркулационог система матице.
Често коришћени прелиминарни метрички однос је:
nкр = K × dr × 107 ÷ L2
где нкрје процењена критична брзина у о/мин, дrје пречник корена завртња у милиметрима, Л је дужина без ослонца између ослонаца лежајева у милиметрима, а К је фактор крајњег{0}}ослонца.
Тачан фактор и безбедносну границу треба узети из методе прорачуна изабраног произвођача. Репрезентативни прелиминарни фактори су приближно 3,9 за фиксне-бесплатне, 12,1 за подржане-подржане, 18,7 за фиксне-подржане и 27,2 за фиксне-фиксне аранжмане. Ови фактори не треба да се третирају као замена за коначну верификацију произвођача кугличних вијака.
Важан однос је квадрат дужине. Ако се дужина без ослонца повећава док пречник и распоред носача остају непромењени, критична брзина се смањује пропорционално 1/Л². Повећање хода са 1 метра на 2 метра не само да преполови дозвољену брзину; процењена критична брзина пада на приближно једну-четвртину.
За више детаља о овом ограничењу, погледајтекако избећи критичну брзину кугличног вијка.
Пример израчунавања дугог{0} путовања
Размотрите прелиминарну ЦНЦ осу користећи куглични вијак са следећим претпостављеним вредностима:
- Пречник корена: 25 мм
- Олово: 10 мм/обр
- Крај подршке: фиксно{0}}подржано
- Фактор подршке који се користи за прелиминарни обрачун: 18.7
Пример А: 2.000 мм неподржана дужина
nкр = 18.7 × 25 × 107 ÷ 2,000²
nкр≈ 1,169 о/мин
Теоријска линеарна брзина=1, 169 × 10 ≈ 11,69 м/мин
Машина не би требало нормално да ради непрекидно при израчунатој критичној брзини. Ако се користи прелиминарна граница сигурности од 80%, брзина завртња постаје приближно 935 о/мин, а одговарајућа линеарна брзина је око 9,35 м/мин.
Пример Б: 3.000 мм неподржана дужина
nкр = 18.7 × 25 × 107 ÷ 3,000²
nкр≈ 519 о/мин
Теоријска линеарна брзина=519 × 10 ≈ 5,19 м/мин
На 80% ове прелиминарне вредности, одговарајућа линеарна брзина је само око 4,15 м/мин. Пример показује зашто завртањ који је погодан за осу од 2-метра можда неће испунити потребну брзину брзог хода након што се неподржана дужина повећа на 3 метра.
Ово не успоставља универзалну линију раздвајања од 2-метра или 3-метра. Већи пречник корена, већи вод, фиксно-фиксирани ослонац, дизајн ротирајућих матица или стратегија средње подршке могу променити резултат. Коначни избор такође мора да провери ДН вредност, брзину навртке, аксијално оптерећење, извијање, обртни момент убрзања, термичко ширење и носивост.
Где куглични вијци имају предност
Куглични вијак је често јачи избор када ЦНЦ осовина захтева контролисано помицање, висок потисак и стабилну тачност преокрета током кратког или средњег хода. Вијчани вод је произведен према класи тачности, омогућавајући дизајнерима машина да повежу наређену ротацију са очекиваним линеарним кретањем.
Преднапрегнуте структуре кугластих матица могу смањити аксијални зазор и побољшати крутост када се смер кретања обрне. Ово је посебно корисно на осовинама за обраду где зазор може утицати на положај рупе, тачност контуре и завршну обраду површине. Дизајн са ваљкастим{2}}контактом такође обезбеђује високу ефикасност преноса, тако да мотор може да конвертује обртни момент у аксијалну силу са релативно малим трењем.
Куглични завртњи се често користе на ЦНЦ З осовинама јер је ход обично краћи од главног хода портала и осовина захтева прецизну контролу дубине. Вертикална оса кугличног завртња и даље мора да садржи одговарајућу моторну кочницу, противтежу или другу безбедносну меру јер се не би требало претпоставити да је куглични завртањ само-закључујући.
Куглични завртњи такође могу да буду пожељнији за компактне Кс и И осе,{0}}системе за повлачење метала, машине за бушење, столове за прецизно позиционирање и опрему за аутоматизацију где су потисак и стабилност позиционирања важнији од изузетно дугог путовања.
Где зупчаник има предност
Системи{0}}и-зупчаника постају атрактивни када машина има дугу осу и мора да одржава велику брзину{2}}покретања. Сталак је непрекидно причвршћен за рам машине, тако да повећање његове дужине не ствара исти проблем са-критичном{5}}брзином ротације осовине који постоји код конвенционалног кугличног вијка.
Секције регала се такође могу спојити како би се створила дуга путовања без производње и транспорта једног изузетно дугог ротационог завртња. Ово је корисно за велике глодалице за обраду дрвета, машине за{1}}прераду панела, плазма столове и другу порталну опрему са ходом који се мери у неколико метара.
Међутим, зупчаник и зупчаник не би требало аутоматски да се описују као нетачни. Правилно произведен и инсталиран прецизни систем регала може да обезбеди добре перформансе позиционирања. Његов резултат зависи од тачности нагиба зупчаника, квалитета зупчаника, захвата зубаца, преднапрезања или распореда подељеног{2}}зупчаника, зазора редуктора, поравнања зупчаника-зупчаника и контроле повратних информација.
Супротно томе, ниског{0}}квалитета или лоше инсталиране полице могу да изазову неуједначен зазор и варијације у позиционирању дуж осе. Дизајнер машине мора да процени комплетан погон, а не само да претпостави да је сваки систем регала погодан за дуго, прецизно кретање.
Тачност, поновљивост и зазор нису исти
Прецизност описује колико се стварна позиција осе поклапа са командованом позицијом. Поновљивост описује колико се доследно оса враћа у исту позицију под истим условима. Повратак је изгубљено кретање које се може појавити када погон промени смер.
Куглични вијак може имати добру тачност вођења, али и даље показује грешку у преокрету ако матица има зазор, носећи лежајеви имају аксијални отвор или је спојница лабава. Систем зупчаника-и-зупчаника може доследно да понавља позицију, али и даље садржи систематску грешку нагиба дуж целог хода.
На коначну ЦНЦ тачност такође утичу:
- Поравнање линеарне вођице и прецизност{0}}површине монтаже
- Крутост оквира{0}}машине
- Резолуција мотора и енкодера
- Зазор мењача или спојнице
- Топлотно ширење
- Квадратност портала
- Компензација и подешавање контролера
- Деформација{0}}силе резања
Из тог разлога, промена са летве и зупчаника на куглични вијак не може аутоматски да исправи слаб оквир или лоше поравнату вођицу. Преносни систем је само један део комплетног ланца тачности.
Оптерећење и крутост: шта сваки погон заправо носи
Линеарне вођице треба да издрже тежину портала, вретена, колица или стола. Навртка са кугличним завртњем је првенствено дизајнирана да носи аксијални потисак дуж осе завртња, а не континуирано радијално или превртљиво оптерећење. Неусклађеност између вијка, кућишта матице и линеарних вођица може довести до бочног оптерећења и скратити радни век.
Погон{0}}и-зупчаника такође захтева посебан систем навођења. Зупчаник обезбеђује силу кроз зупце летве, док шине водилице контролишу положај и оријентацију покретног портала. Неправилна висина зупчаника или зупчаник може довести до неравномерног оптерећења зубаца, али летвица не би требало да се користи као замена за систем линеарних вођица.
Када процењујете капацитет погона, потврдите потребан потисак од убрзања, отпора сечења, трења, гравитације и спољашњих сила. За куглични завртањ, оптерећење компресијом се такође мора проверити у односу на извијање стуба. Пречник завртња би стога требало да се бира користећи оптерећење, дужину и брзину заједно, уместо да бирате већи пречник само зато што је машина тешка. Погледајте ДЛИ водич накако одабрати прави пречник кугличног вијка.
Одржавање и радно окружење
ЦНЦ рутери могу да генеришу дрвену прашину, композитне честице, алуминијумске струготине или абразивне остатке. Путеви клизања кугличних вијака захтевају ефикасну заштиту јер контаминација може ући у матицу, прекинути циркулацију куглице и убрзати хабање пута. У зависности од окружења машине могу бити потребни мехови, поклопци, заптивке, брисачи и редовно подмазивање.
Зуби носача су више изложени и можда их је лакше прегледати, али нису{0}}одржавани. Прашина помешана са машћу може да формира абразивну пасту. Површине зуба, захватање зупчаника, зглобове летве и механизме за подешавање{3}}зазора треба периодично проверавати.
На бољи избор стога утиче како ће машина бити заштићена и одржавана. Теоретски тачан погон можда неће одржати своје перформансе ако се занемари стварно радно окружење.
Може ли један ЦНЦ рутер да користи оба система?
Да. Машина не мора да користи исти тип погона на свакој оси. Велики ЦНЦ рутер може да користи летву и зупчаник на својим дугачким Кс и И осама док користи куглични вијак на краћој З оси. Овај аранжман комбинује велику-брзину дугог путовања са тачном вертикалном контролом дубине.
Неке машине такође користе различите спецификације на паралелним странама портала. Када два мотора покрећу један портал, контролер мора да држи две стране синхронизоване како би спречио преклапање. Механичко поравнање, сензори за навођење и процедуре{2}}квадрирања портала остају неопходне без обзира на изабрани погон.
Практичан избор помоћу ЦНЦ апликације
| Апликација | Вероватно почетна тачка | Разлог |
|---|---|---|
| Компактни десктоп ЦНЦ | Куглични вијак | Кратак ход, компактна инсталација и контролисано убацивање |
| Средња ЦНЦ осовина за глодање | Куглични вијак | Велики потисак, крутост и тачност преокрета су важни |
| Велики рутер за обраду дрвета | Процените летву и зупчаник за дугачке Кс/И осе | Дугачак ход и брзи ход могу да превазиђу практичан опсег{0}}брзине завртња |
| Сто за сечење плазмом | Зупчаник и зупчаник се често разматра | Дугачак пут и велика брзина могу бити важнији од великог помака |
| Кратка ЦНЦ З оса | Куглични вијак са кочницом или сигурносном опремом | Прецизно кретање по дубини и компактан{0}}погон високог потиска |
| Портал од три-метра захтева велику брзину | Зупчаник и зупчаник, или специјално пројектовани завртњи | Конвенционални ротирајући куглични вијак захтева пажљиву критичну{0}}верификацију брзине |
Ово су пре почетне тачке него фиксна правила. Коначну одлуку треба донети на основу израчунатих захтева за осовину и верификованих података о компонентама.
Потребне информације пре избора диск јединице
Пре него што изаберете куглични вијак или систем{0}}и-зупчаника, припремите следеће информације:
- Укупан ход осе и растојање између ослонаца
- Потребна велика брзина и нормална{0}}брзина увлачења
- Максимално убрзање и успоравање
- Покретна маса, сила резања и правац уградње
- Потребна тачност позиционирања и поновљивост
- Прихватљив заокрет или грешка преокрета
- Називна брзина мотора, вршни обртни момент и спецификација енкодера
- Очекивани радни циклус
- Прашина, струготине, расхладна течност и радна температура
- Доступан простор за инсталацију и приступ за одржавање
Ако се разматра куглични завртањ, такође потврдите пречник завртња, пречник корена, вод, степен тачности, распоред подршке, машинску обраду, тип навртке и потребну дужину шине. ДЛИ може да процени стандардне и прилагођенесклопови кугличних вијакапрема овим условима.
Финал Селецтион
Куглични вијак је генерално добар избор за кратку или средњу ЦНЦ осу која захтева велики потисак, контролисан зазор и прецизно кретање. Зупчаник и зупчаник постају атрактивни када је оса веома дуга и мора да постигне велику брзину кретања без критичног-ограничења брзине дугог ротационог завртња.
Одлука не треба да се заснива на уверењу да је један систем универзално тачнији или трајнији. Добро{1}}дизајнирана осовина зупчаника-и-осовина може надмашити предимензионирани дуги куглични шраф, док правилно подупрт и унапред натегнут куглични вијак може да обезбеди бољу контролу увлачења од лоше инсталираног система зупчаника.
За дизајн ЦНЦ рутера, процените сваку осу засебно. Дуге Кс и И осе могу оправдати летву и зупчаник, док краћа З оса може и даље имати користи од кугличног вијка. Ако је изабран куглични вијак, проверите критичну брзину, оптерећење при извијању, олово, обртни момент мотора, лежајеве подршке, поравнање и заштиту животне средине пре финализације дизајна.
Потребна вам је помоћ да проверите ЦНЦ куглични вијак?
Пошаљите ДЛИ свој ЦНЦ ход осе, покретно оптерећење, потребну брзину, тачност, смер уградње и спецификацију мотора. Можемо да вам помогнемо да проверимо пречник кугличног вијка, оловку, степен тачности, распоред подршке и захтеве за крајњу{1}} машинску обраду.
Емаил: export@dlybearing.com
