У ЦНЦ машинама и системима за аутоматизацију, линеарне шине и колица чине много више од вођења. Они носе покретну платформу, одолијевају силама сечења или процеса, контролишу вибрације и помажу машини да одржи прецизност током-дуготрајног рада.
Многи кварови на водилици нису узроковани лошим квалитетом производа. У стварним апликацијама, проблем често почиње од нетачне процене оптерећења. Шина може изгледати довољно јака на папиру, али после месеци великог-кретања великом брзином, честих покретања и заустављања или неравномерног утовара, вагон може да почне да прави буку, да губи прецизност или да се хаба много брже него што се очекивало.
Због тога избор носивости линеарне водилице и вагона не треба да се заснива само на величини шине. Правилан избор треба да следи један основни принцип:
Израчунајте стварно оптерећење, проверите и статички и динамички капацитет и оставите довољно сигурносне границе за стварно радно стање.
Овај водич објашњава како да процените капацитет оптерећења за ЦНЦ машине, аутоматске клизаче, порталне системе и другу опрему за линеарно кретање.
1. Почните са стварном покретном масом
Први корак је израчунавање укупне покретне масе.
Ово би требало да укључује:
- Тежина радног комада
- Тежина уређаја
- Тежина покретног стола
- Тежина вретена или главе алата
- Кочије
- Кабловски ланац и други покретни прибор
Честа грешка је израчунавање само тежине радног комада. У стварној опреми, сто, учвршћење, носач мотора, кабловски ланац и алати могу додати велику количину оптерећења.
На пример, ако ЦНЦ клизни сто носи радни комад од 20 кг, али покретни сто, учвршћење и вретено заједно теже још 60 кг, систем вођица не носи 20 кг. Носи 80 кг.
Основно вертикално оптерећење је:
Фв=м × г
где:
- Фв= вертикално оптерећење
- m= укупна покретна маса
- g = 9.8 m/s²
2. Узмите у обзир брзину и убрзање
За опрему малих{0}}брзина, тежина може бити главно оптерећење. Али за ЦНЦ и системе аутоматизације, убрзање је често важније.
Када се машина покрене, заустави или брзо промени смер, ствара се сила инерције:
Фа=м × а
где:
- Фа= сила инерције
- m= покретна маса
- a= убрзање
Због тога лака, али -брза-и- машина за бирање може захтевати јачи систем вођења од очекиваног. Статичко оптерећење изгледа мало, али динамичко оптерећење може бити велико због честих убрзања и успоравања.
За ЦНЦ машине, модуле за аутоматизацију и порталне системе, убрзање увек треба да буде укључено у прорачун оптерећења.
3. Не игноришите моментално оптерећење
У многим стварним машинама, линеарне колице не отказују јер је вертикално оптерећење превелико. Не успевају јер оптерећење није центрирано.
Ако је центар гравитације изнад или удаљен од површине шине водилице, ствара се момент превртања. Овај тренутак повећава оптерећење на једној страни колица или на једном колицу у систему.
Ово је уобичајено у:
- ЦНЦ склопови З-осе
- Гантри рутери
- Машине за ласерско сечење
- Машине за обраду дрвета
- Конзолне конструкције
- Широки покретни столови
- Дизајн са једном шином
Тренутак се може проценити као:
M = F × h
где:
- M= тренутак учитавања
- F= применио силу
- h= растојање од центра гравитације до површине за монтажу шине
Већи размак шина или дужи размак вагона често може ефикасније побољшати крутост него једноставно бирање веће величине шине.
За ЦНЦ и системе аутоматизације, заједничка и стабилна структура је: две паралелне шине са два вагона на свакој шини.
Овај распоред побољшава расподелу оптерећења, отпорност на моменте и дугорочну{0}}стабилност при раду.
4. Израчунајте оптерећење на сваком вагону
Након израчунавања укупног оптерећења, следећи корак је процена терета који носи сваки вагон.
За основни систем:
П0=Фв / н
где:
- P0= статичко оптерећење по колицима
- Фв= вертикално оптерећење
- n= укупан број вагона
Међутим, ово је само теоретски просечно оптерећење.
У стварним машинама, оптерећење се ретко савршено распоређује због:
- Грешка монтажне површине
- Грешка паралелизма шина
- Неравномерно затезање
- Структурна деформација
- Оффсет центар гравитације
- Сила резања или спољна сила
Дакле, стварно оптерећење на једном вагону може бити веће од просечне вредности.
За реалистичнији избор треба узети у обзир и моментално оптерећење:
П0=(Фв / н) + (М / Л)
где:
L= размак између носача
M= момент преокрета
Ова формула даје конзервативнију процену за сваки вагон.
5. Израчунајте динамичко еквивалентно оптерећење
У динамичким условима, колица мора да издржи комбинацију тежине, инерције и спољне силе.
Укупна динамичка сила се може проценити као:
Фт=Фв + Фа + Фе
где:
- Фт= укупна динамичка сила
- Фв= вертикално оптерећење
- Фа= сила инерције
- Фе= спољна сила, као што је сила сечења или сила процеса
Тада се динамичко оптерећење по вагону може проценити као:
П1=(Фт / н) + (Фт × х / Л)
Ако машина има променљиво оптерећење током различитих делова хода, користите еквивалентно динамичко оптерећење:
Пм=∛[(П1³Л1 + П2³Л2 + …) / укупна удаљеност]
За многе стандардне апликације за аутоматизацију, ако је оптерећење релативно стабилно,Пм се може третирати као П1.
6. Примените фактор радних услова
Теоријско оптерећење није довољно за коначан избор. Праве машине имају вибрације, ударе, флуктуације оптерећења и грешке у инсталацији.
Треба применити фактор радних услова:
П=Ка × П1
где:
- P= исправљено динамичко оптерећење
- Ка= фактор радног услова
- P1= израчунато динамичко оптерећење колица
Типичне референтне вредности:
| Воркинг Цондитион | Препоручено Ка |
|---|---|
| Глатко кретање при малој{0}}брзини | 1.0–1.2 |
| Општа опрема за аутоматизацију | 1.2–1.5 |
| ЦНЦ машина или систем за често покретање{0}}стоп | 1.5–2.0 |
| Снажан удар или тешко сечење | 2.0–3.0 |
7. Проверите статички сигурносни фактор
Оцена статичког оптерећењаC0користи се за проверу да ли вагон и шина могу да издрже трајну деформацију под оптерећењем.
Статички фактор сигурности је:
S0 = C0 / P0
где:
- S0= статички фактор сигурности
- C0= основна оцена статичког оптерећења
- P0= статичко оптерећење по колицима
Препоручене вредности:
| Апликација | Препоручено С0 |
|---|---|
| Општа опрема за аутоматизацију | Веће или једнако 1,5 |
| ЦНЦ машина или систем за прецизну аутоматизацију | Веће или једнако 2,0 |
| Тешко оптерећење или стање удара | Веће или једнако 3,0 |
Ако је статички фактор сигурности пренизак, шина или стаза вагона могу развити трајно удубљење. Једном када се то догоди, систем може изгубити глаткоћу и прецизност чак и ако се подмазивање касније побољша.
8. Проверите динамички радни век
Оцена динамичког оптерећењаCкористи се за процену радног века.
За линеарне вођице{0}}куглице:
Л=(Ц / П)³ × 100.000 км
За линеарне вођице{0}}ваљког типа:
Л=(Ц / П)^(10/3) × 100.000 км
где:
- L= оцењени радни век
- C= основна динамичка оцена оптерећења
- P= исправљено динамичко оптерећење
Израчунати век трајања треба да буде већи од циљног века трајања опреме.
Типична референца:
| Врста опреме | Заједнички циљни живот |
|---|---|
| Општа опрема за аутоматизацију | 5.000–10.000 км |
| ЦНЦ машине | 10.000–30.000 км |
| Опрема за тешка-оптерећења или-опрема{2}}за радни циклус | Потребна је већа сигурносна граница |
Пошто је животни век вођице веома осетљив на оптерећење, мало повећање стварног оптерећења може у великој мери смањити радни век. Због тога је избор „таман довољно“ често ризичан за опрему за континуирани рад.
9. Практични кораци одабира
Практичан процес селекције може бити:
- Израчунајте укупну покретну масу.
- Потврдите максималну брзину и убрзање.
- Измерите померање центра гравитације и размак између носача.
- Израчунајте статичко оптерећење по колицима.
- Израчунајте динамичко оптерећење по колицима.
- Примените фактор радних услова.
- Изаберите прелиминарну величину водилице из каталога произвођача.
- Проверите статички фактор сигурности.
- Проверите динамички радни век.
- Повећајте величину шине или количину вагона ако резултат није довољан.
За ЦНЦ и системе аутоматизације, обично је сигурније проверити носивост на основу најзахтевнијих услова рада, а не просечног стања.
10. Предлози за избор за уобичајене апликације
| Апликација | Воркинг Цондитион | Препоручени тип водича | Цоммон Раил величина |
|---|---|---|---|
| Лака аутоматизација, опрема за инспекцију, мале јединице за руковање | Мала брзина, мало оптерећење | Линеарни водич{0}}лоптастог типа | 15 / 20 |
| Машина за паковање, ласерска опрема, стандардни тобоган за аутоматизацију | Средња брзина, умерено оптерећење | Линеарни водич{0}}лоптастог типа | 20 / 25 |
| ЦНЦ рутер, глодалица, машина за обраду дрвета | Сила резања, вибрације, често кретање | Водич за тип кугле{0}}или ваљка{1}} | 25 / 30 / 35 |
| Портална машина,{0}}прецизна аутоматизација велике брзине | Високо убрзање, тренутно оптерећење | Пожељан је водич са{0}}ваљкама | 35 / 45 |
| ЦНЦ{0}}опрема за тешке услове рада или ударна опрема | Велико оптерећење, јаке вибрације | Водич за{0}} тип ваљка | 45 / 55 |
Ове вредности су само практичне референце. Коначни избор увек треба проверити у односу на стварно оптерећење, радни век и каталошке податке произвођача.
11. Табела за израчунавање носивости
| Ставка | Симбол | Јединица | Валуе |
|---|---|---|---|
| Покретна маса | m | кг | |
| Максимално убрзање | a | m/s² | |
| Померање центра гравитације | h | мм | |
| Размак међу колицима | L | мм | |
| Број шина | - | ком | |
| Вагони по шини | - | ком | |
| Укупан број вагона | n | ком | |
| Спољна сила / сила резања | Фе | N | |
| Фактор услова рада | Ка | - | |
| Циљни Л10 живот | L | км | |
| Вертикално оптерећење | Фв | N | m × 9.8 |
| Сила инерције | Фа | N | m × a |
| Укупна динамичка сила | Фт | N | Фв + Фа + Фе |
| Статичко оптерећење по колицима | P0 | N | (Фв / н) + (М / Л) |
| Динамичко оптерећење по колицима | P1 | N | (Фт / н) + (Фт × х / Л) |
| Исправљено динамичко оптерећење | P | N | Ка × П1 |
| Захтевана оцена статичког оптерећења | C0 | N | П0 × фактор сигурности |
| Захтевана оцена динамичког оптерећења | C | N | На основу циљаног века трајања |
| Препоручена величина шине | - | - |
12. Уобичајене грешке при избору
Само израчунавање тежине радног комада
Систем водича носи целу покретну структуру, а не само радни предмет. Тежина стола, прибора, вретена, носача и кабловског ланца треба да буде укључена.
Игнорисање моменталног оптерећења
Водилица може имати довољно вертикалног носивости, али и даље поквари због момента превртања. Ово је посебно уобичајено у З-оси и конзолним структурама.
Коришћење премалог фактора сигурности
Шина која ради током тестирања може и даље да поквари након дуготрајне{0}}производње. Прецизна опрема и ЦНЦ системи захтевају довољно сигурносне маргине.
Игнорисање убрзања
Брзи{0}}системи аутоматизације могу имати ниско статичко, али високо динамичко оптерећење. Морају се узети у обзир честа убрзања и успоравања.
Бирање само по ширини шине
Шина од 25 мм из једне серије можда неће имати исту носивост као друга шина од 25 мм. Увек проверите динамичку оцену оптерећења, статичку оцену оптерећења и оцену момента из каталога.
Закључак
Одабир носивости алинеарна водилица и колицаза ЦНЦ и системе аутоматизације није само питање избора веће шине. Поуздан избор треба да се заснива на стварној покретној маси, убрзању, смеру оптерећења, моментном оптерећењу, радном стању, статичком фактору сигурности и динамичком веку трајања.
За системе за лаку аутоматизацију може бити довољан стандардни водич за{0}}куглу. За ЦНЦ машине, порталне системе, модуле велике{2}}брзине или тешке апликације за сечење, потребна је већа крутост, боља отпорност на моменте и веће безбедносне маргине.
Добро{0}}одабран систем линеарних вођица помаже да машина ради глатко, одржава тачност, смањује проблеме са одржавањем и постиже дужи радни век. За најбоље резултате, коначан избор увек треба проверити са каталошким подацима произвођача и стварним условима рада опреме.
Са преко 20 година искуства у производњи, ДЛИ обезбеђује линеарне водилице и колица за ЦНЦ машине, опрему за аутоматизацију и индустријске системе кретања. Од стандардних водича са кугличним-типовима до великих-ваљачких вођица, ДЛИ подржава глобалне дистрибутере, ОЕМ-ове и произвођаче машина са стабилним квалитетом, фабричким{4}}директним снабдевањем и инжењерском подршком.
Контактирајте ДЛИза подршку за прорачун оптерећења, препоруке за величину шине и фабричка{0}}директна решења за ЦНЦ и системе аутоматизације.
