هنگامی که سازندگان ماشین‌های CNC برای یک ماشین جدید، پیچ‌های توپی و راهنماهای خطی را تهیه می‌کنند، رویکرد پیش‌فرض این است که مشخصات یکسانی را در تمام محورها - قطر یکسان، سرب و نوع مهره مشابه اعمال کنند. این امر تدارکات را ساده می‌کند، تعداد قسمت‌های مدیریت را کاهش می‌دهد و محافظه‌کارانه به نظر می‌رسد.
در عمل، اغلب رویکرد اشتباه است.
محورهای X، Y و Z یک ماشین CNC در شرایط اساسی متفاوت عمل می کنند. محور X طولانی ترین حرکت را با بیشترین سرعت پوشش می دهد. محور Y وزن ترکیبی مجموعه دوک را حمل می کند و تحت بارهای متقاطع{2}}پیوسته حرکت می کند. محور Z به صورت عمودی در برابر گرانش کار می کند، باید در هنگام قطع برق موقعیت خود را حفظ کند و به پیچ کوتاه تر و سفت تر از محورهای افقی نیاز دارد. استفاده از مشخصات یک بال اسکرو برای هر سه به این معنی است که یا بیش از-دو محور را برای محافظت از محور سوم مشخص کنید، یا در زیر{6}}مشخص کردن سخت‌ترین محور برای صرفه‌جویی در هزینه‌های سایر محورها.
این مقاله به آنچه که هر محور از یک اسلاید خطی بال اسکرو نیاز دارد، چگونگی تطبیق سری پیچ و منتهی به هر مجموعه شرایط و جایی که سازندگان ماشین های OEM اغلب مشخصات را اشتباه می گیرند، پوشش می دهد.
نکته کلیدی:یک محور CNC نباید فقط با قطر پیچ یا سرب مشخص شود. طول ضربه، سرعت، بار عمودی، بار محوری، ظرفیت گشتاور راهنما، نیاز به ضربه معکوس، و خطر ایمنی همگی بر روی بال‌اسکرو نهایی و انتخاب راهنمای خطی تأثیر می‌گذارند.
چرا هر محور CNC دارای الزامات بال اسکرو متفاوت است؟
اسلاید خطی بال اسکرو فقط یک مکانیزم محرک نیست. این یکی از اجزای کلیدی است که بر میزان دقت موقعیت محور، سرعت حرکت آن، میزان نیروی رانش و مدت زمان ماندگاری آن در چرخه کاری دستگاه تأثیر می گذارد. هر یک از این پارامترها توسط هندسه محور و شرایط بار - تنظیم می‌شوند نه با یک مشخصات کلی.
سه عامل به طور قابل توجهی بین محورهای CNC متفاوت است و مستقیماً مشخصات بال اسکرو را هدایت می کند:
طول سکته مغزیقطر شفت مورد نیاز و پیکربندی پشتیبانی را تحت تاثیر قرار می دهد. یک شفت پیچ بلند با سرعت بالا می تواند وارد رزونانس - شرایطی شود که به آن سرعت بحرانی - می گویند که در آن شفت شلاق می زند و لرزش، صدا و سایش سریع ایجاد می کند. یک شفت کوتاه در محور Z معمولاً با سرعت بحرانی محدود نمی شود، اما باید به اندازه کافی سفت باشد تا در برابر انحراف زیر وزن دوک مقاومت کند.
جهت و بزرگی بارتعیین کنید که آیا پیچ فقط در برابر نیروهای محوری کار می کند، که حالت ایده آل است، یا در معرض بارهای شعاعی و لحظه ای است که باید توسط راهنماهای خطی کنترل شوند. در یک محور عمودی، پیچ وزن کامل دوک و محور Z-را به عنوان یک بار محوری ثابت حمل می‌کند، که باید در برآورد بار دینامیکی معادل و عمر سرویس لحاظ شود.
سرعت و چرخه وظیفهروی سرب و قطر پیچ مورد نیاز تاثیر می گذارد. برای یک سرعت خطی معین، یک سرب کوچکتر نیاز به RPM پیچ بالاتری دارد که باید در برابر سرعت بحرانی و حد Dm·N طراحی مهره بررسی شود. یک-پیچ بزرگ روی یک محور آهسته حرکت، قابلیت رانش را تلف می‌کند.
محور X: حرکت طولانی، سرعت بالا، حداکثر راندمان سفر
در اکثر مسیریاب‌های CNC، ماشین‌های دروازه‌ای و مراکز ماشینکاری، محور X محور تراورس اولیه است - که مسئول پوشش تمام عرض کاری دستگاه در حرکت‌های تراورس سریع بین برش‌ها است. معمولاً طولانی‌ترین حرکت را دارد، با بالاترین سرعت کار می‌کند و در بارهای نسبتاً سبک در طول حرکت‌های سریع کار می‌کند.
آنچه محور X از یک اسلاید خطی بال اسکرو می خواهد
اول سرعتسرعت پیمایش سریع محور X حداقل سرب را تعیین می کند. برای سروو موتوری که با سرعت 3000 دور در دقیقه کار می کند، سرب مورد نیاز برای دستیابی به 30 متر در دقیقه یا 500 میلی متر بر ثانیه است: 500 میلی متر بر ثانیه × 60 ÷ 3000 دور در دقیقه=10 میلی متر. برای دستیابی به سرعت 60 متر در دقیقه در همان موتور، به یک سرب 20 میلی متری نیاز است. بیشتر محورهای روتر CNC بسته به اندازه دستگاه و سرعت مورد نیاز، بین 10 تا 20 میلی‌متر سرب دارند. هنگامی که سرعت مورد نیاز فراتر از آنچه یک SFU سرب 20 میلی‌متری می‌تواند در حداکثر دور موتور ارائه کند، SFE سری بزرگ-سرب - با سیم‌های 25 میلی‌متری، 32 میلی‌متری، 40 میلی‌متری و بالاتر از - راه‌اندازی صحیحی است.
قطر شفت برای سرعت بحرانی.در یک محور X سکته مغزی 2000 میلی متری، طول محور پیچ بدون پشتیبانی ممکن است بین بیرینگ های پشتیبانی به 2200 تا 2400 میلی متر برسد. در این طول، یک شفت با قطر 20 میلی‌متر می‌تواند قبل از رسیدن به RPM سریع مورد نیاز، بسته به پیکربندی پشتیبانی، ضریب ایمنی و ساختار پیچ، با سرعت بحرانی محدود شود. در بسیاری از محورهای طولانی-CNC، پیچ‌های با قطر 32 یا 40 میلی‌متر عمدتاً برای حفظ سرعت بحرانی بالاتر از محدوده عملیاتی - انتخاب می‌شوند نه به این دلیل که بار به آن نیاز دارد.
نورد C7 معمولا درجه دقیق درست است.برای روترهای نجاری و ماشین‌های ساخت عمومی، پیچ‌های رول شده C7 اغلب زمانی که دقت موقعیت‌یابی مورد نیاز متوسط باشد کافی است. دقت نهایی ماشین همچنین به نصب، واکنش برگشتی، انبساط حرارتی، استحکام راهنما، و جبران کنترل بستگی دارد - درجه پیچ یکی از چندین عامل است.
مشخصات محور X توصیه شده
برای یک روتر CNC با 1500-2500 میلی متر X Stroke در تراورس سریع 30-60 متر در دقیقه:
- سری پیچ:SFU تک-مهره، گردش داخلی
- قطر:25 تا 40 میلی‌متر، با سرعت بحرانی در ضربه مورد نیاز
- سرب:10 تا 20 میلی متر برای سری SFU، با سرعت مورد نیاز و دور موتور حرکت می کند. سری SFE، 25 میلی متر، 32 میلی متر، 40 میلی متر +، برای نیازهای سرعت بالاتر
- دقت:نورد C7 برای نجاری و مسیریابی عمومی؛ زمین C5 برای مراکز ماشینکاری
- نوع مهره:مهره تک، SFU، استاندارد است. مهره دوتایی، DFU، تنها در صورتی که واکنش معکوس در معکوس یک مشکل دقت مستند باشد
محور Y: ضربه متوسط، بارگذاری ترکیبی، سختی سازه
در بسیاری از مسیریاب‌ها و ماشین‌های سبک دروازه‌ای CNC، محور Y موتور اسپیندل، مجموعه محور Z- و اغلب تیرهای متقاطع دروازه‌ای یا زین را حمل می‌کند. عمود بر محور X حرکت می کند، معمولاً با سرعت کمتر از X، اما تحت بار قابل توجهی بیشتر - زیرا جرم هر چیزی که بر روی کالسکه Y نصب شده است به نیروی محوری مورد نیاز در طول شتاب و کاهش سرعت می افزاید.
آنچه که محور Y از یک اسلاید خطی بال اسکرو می خواهد
نیاز به رانش بالاتر از X.اگر مجموعه -محور Z و دوک با هم 80 کیلوگرم وزن داشته باشند، و شتاب دستگاه 0.3 گرم باشد، محور Y باید 80 × 9.8 × 0.3=235N رانش را فقط برای شتاب - ایجاد کند تا نیروی برشی اضافه شود. بال اسکرو باید برای بار محوری معادل، از جمله نیروی شتاب و اجزای نیروی برش در جهت پیچ، با حاشیه ایمنی Ca کافی اندازه گیری شود.
مدیریت بار لحظه ایهنگامی که دوک در نقطه ای از خط مرکزی محور Y برش می خورد، نیروی واکنش یک بار لحظه ای بر روی کالسکه Y ایجاد می کند. این لحظه توسط راهنماهای خطی حمل می شود، نه بال اسکرو. بارهای لحظه ای ناشی از نیروهای برش افست باید به طور جداگانه برای راهنماهای خطی و بلوک های کالسکه محاسبه شود - مشخصات راهنما، از جمله عرض ریل، تعداد بلوک ها و کلاس پیش بارگیری، باید با حداکثر لحظه ای که هندسه محور Y می تواند ایجاد کند، مطابقت داده شود. در زیر{4}}تعیین راهنماهای محور Y{{5} در حالی که به درستی بال اسکرو مشخص می شود، یک خطای طراحی رایج است که باعث سایش زودرس راهنما و از دست دادن دقت می شود.
سرب متوسط برای سرعت و رانش متعادل.محور Y به سرب بزرگ محور X نیاز ندارد زیرا یک حرکت کوتاه تر را با سرعت سریع کمتر پوشش می دهد. یک سرب 10 میلی متری تعادل معقولی بین سرعت و رانش را برای اکثر محورهای CNC و مرکز ماشینکاری Y فراهم می کند. در ماشین‌های سنگین-که با وزنه‌های زین بالاتر از 200 کیلوگرم حرکت می‌کنند، ممکن است به یک سرب 5 میلی‌متری با پیچ قطر بزرگ‌تر برای ایجاد نیروی رانش کافی در گشتاور نامی موتور نیاز باشد.
مشخصات محور Y توصیه شده
برای یک مرکز ماشینکاری CNC یا روتر سنگین با 800 تا 1500 میلی متر Y Stroke:
- سری پیچ:SFU برای برنامه های استاندارد؛ مهره دوتایی DFU برای مراکز ماشینکاری دقیق که در آن واکنش برگشتی محور Y-روی سطح را تحت تأثیر قرار می دهد
- قطر:20 تا 32 میلی متر، با بار و ضربه حرکت می کند
- سرب:5 تا 10 میلی‌متر، با سرعت-به-تعادل رانش هدایت می‌شود
- دقت:زمین C5 برای مراکز ماشینکاری. نورد C7 برای مسیریابی و ساخت عمومی
- تطبیق راهنمای خطی:از یک ریل عریض تر مانند HDR25 یا HDR30 از سری HD DLY با چهار بلوک، دو بلوک در هر ریل و دو ریل برای مدیریت بارهای لحظه ای ناشی از نیروهای اسپیندل افست استفاده کنید.
محور Z: ضربه کوتاه، بار عمودی، عقب-ریسک رانندگی
محور Z از نظر مکانیکی متمایزترین محور از این سه است. به صورت عمودی حرکت می کند، بار ثابتی را به سمت پایین حمل می کند، وزن دوک همیشه در یک حرکت کوتاه عمل می کند، و زمانی که درایو سروو فعال می شود باید به طور قابل اعتمادی موقعیت خود را حفظ کند. این الزامات به مشخصات بال اسکرو اشاره دارد که تقریباً از هر نظر مخالف محور X است.
آنچه که محور Z از یک اسلاید خطی بال اسکرو می خواهد
سرب کوچک برای میل به سمت پایین کمر{0}}و رانش بیشتر.سرب کوچکتر به موتور مزیت مکانیکی بیشتری می‌دهد و تمایل محور Z را به عقب-در زیر وزن دوک کاهش می‌دهد. با این حال، بال‌اسکرو نباید به‌عنوان یک-مکانیسم خود قفل‌کننده- رفتار شود. اینکه یک محور Z معین به عقب-درایو می‌رود یا نه بستگی به سرب، بار، راندمان پیچ، وضعیت روغن‌کاری، و اینکه آیا درایو سروو در حالت ساکن گشتاور نگه‌دارنده را حفظ می‌کند، بستگی دارد.
یک سرب 5 میلی متری برای محورهای CNC Z استاندارد است. نیروی رانش کافی از گشتاور نامی موتور را فراهم می کند و مقدار Dm·N را در محدوده عملیاتی در سرعت های مربوطه نگه می دارد. اما سرب به تنهایی تضمین نمی کند که اسپیندل هنگام قطع برق پایین نیاید.
ترمز یا تعادل موتور اغلب ضروری است.برای محورهای CNC عمودی، هر زمان که فرود کنترل نشده ممکن است خطر ایمنی، ابزار یا قطعه کار ایجاد کند، باید ترمز یا تعادل موتور در نظر گرفته شود. به عنوان یک مرجع عملی، مجموعه‌های دوک محور Z-در حدود 15 تا 20 کیلوگرم یا بالاتر معمولاً باید از نظر ترمز یا تعادل تعادل بررسی شوند، اما آستانه واقعی به سرب، راندمان پیچ، اصطکاک، و رفتار محرک بستگی دارد و باید برای هر طرح ارزیابی شود تا اینکه به عنوان یک قانون ثابت اعمال شود.
شفت کوتاه به معنای سفتی است نه سرعت بحرانی.محور پیچ محور AZ معمولاً 300 تا 600 میلی متر طول دارد. در این طول، سرعت بحرانی معمولاً عامل محدودکننده حتی در قطرهای کوچک نیست. انتخاب قطر با ظرفیت بار، کلسیم و انحراف شفت تحت وزن دوک هدایت می شود. شفت با قطر 16 یا 20 میلی متر بیشتر محورهای Z روتر CNC را پوشش می دهد. مراکز ماشینکاری با دوک های سنگین تر ممکن است به 25 میلی متر نیاز داشته باشند.
مهره دوبل برای ماشینکاری دقیق.در مراکز ماشینکاری CNC که در آن محور Z عمق برش را کنترل می کند، برگشت در محور Z مستقیماً بر روی سطح و دقت ابعاد تأثیر می گذارد. طراحی مهره‌ای DFU دو-به به حداقل رساندن واکنش محوری و بهبود صلبیت کمک می‌کند. در روترهای CNC که تحمل عمق ±0.1 میلی متر است، یک محور استاندارد SFU تک مهره Z کافی است.
راهنمای خطی فشرده برای محدودیت فضا.محور Z معمولاً محدودترین فضای نصب را دارد. یک راهنمای خطی باریک، مانند HDR15 یا HDR20 از سری HD DLY، با دو بلوک معمولی است. اندازه راهنما باید به گونه ای باشد که وزن ترکیبی دوک را به همراه کالسکه و هر ابزاری که در دوک قرار دارد، با حاشیه بار دینامیکی کافی تحمل کند.
مشخصات محور Z توصیه شده
برای مرکز ماشینکاری CNC یا محور Z با مسیریاب 200 تا 500 میلی متر:
- سری پیچ:مهره تک SFU برای مسیریابی عمومی. مهره دوبل DFU برای مراکز ماشینکاری که نیاز به دقت عمقی دقیق دارند
- قطر:16 تا 25 میلی‌متر، با بار حرکت می‌کند، نه سرعت بحرانی
- سرب:استاندارد 5 میلی متر؛ 4 میلی متر برای دوک های سنگین که نیاز به حداکثر رانش دارند
- دقت:زمین C5 برای مراکز ماشینکاری. C7 برای مسیریابی نورد شده است
- ترمز موتور:توصیه می شود زمانی که بار عمودی ممکن است-پیچ را برگرداند. بررسی مورد نیاز برای مجموعه های دوک در حدود 15 تا 20 کیلوگرم یا بیشتر
- راهنمای خطی:HDR15–HDR20، سری HD، با دو بلوک، منطبق با بار عمودی به اضافه نیروهای دینامیکی در طول برش‌های غوطه‌وری
اشتباهات رایج مشخصات توسط Axis
استفاده از سرب یکسان در هر سه محور
اگر محور X برای سرعت به یک سرب 20 میلی‌متری نیاز داشته باشد، و همان سرب برای کاهش شماره قطعات به محور Z اعمال شود، محور Z نیروی رانش کافی در گشتاور نامی موتور و خطر عقب- قابل توجهی در زیر وزن دوک خواهد داشت. سرب باید به طور مستقل برای هر محور انتخاب شود.
سایز کردن بال اسکرو محور Y فقط به وزن محموله
بار محوری معادل محور Y شامل نیروی شتاب و اجزای نیروی برش در جهت پیچ است. اندازه وزن محموله ثابت به تنهایی بار واقعی را با حاشیه قابل توجهی در بیشتر کاربردهای CNC دست کم می گیرد. بارهای لحظه ای باید به طور جداگانه برای سیستم هدایت خطی محاسبه شود. نتیجه زیراندازی حاشیه ایمنی کلسیم است که روی کاغذ کافی به نظر می رسد اما منجر به سایش زودرس مهره در سرویس می شود.
حذف ترمز موتور در محور Z با سرب بزرگ
یک سرب 10 یا 20 میلی‌متری در محور Z می‌تواند تحت بار عمودی قابل‌توجهی حرکت کند، وقتی موتور خاموش می‌شود. این یک پیامد شناخته شده هندسه و کارایی بال اسکرو است - نه یک نقص ساخت. افزودن ترمز موتور یا تعادل راه حل صحیح است. تعویض پیچ با سرب کوچکتر پس از این واقعیت، هزینه و کار مجددی را اضافه می کند که می توانست در مرحله طراحی از آن اجتناب شود.
در زیر-مشخص کردن راهنمای خطی محور Y-در حالی که پیچ توپ را به درستی مشخص می‌کنید
بال اسکرو بار محوری را حمل می کند. راهنمای خطی بارهای شعاعی، بار جانبی و بارهای لحظه ای دیگر را از نیروهای اسپیندل آفست حمل می کند. در محور Y، این بارهای لحظه ای می توانند قابل توجه باشند. اگر بار لحظه‌ای محور Y به‌طور پیوسته به نرخ لحظه‌ای خود نزدیک شود یا از آن فراتر رود، راهنمای HDR15 ممکن است از عمر مفید آن کوتاه‌تر شود. راهنما را بر اساس حداکثر لحظه ای که هندسه محور می تواند ایجاد کند، مشخص کنید، نه فقط وزن محموله.
خلاصه مشخصات محور X، Y، Z
| پارامتر | محور X | محور Y | محور Z |
|---|---|---|---|
| محدودیت اولیه | سرعت بحرانی / سکته مغزی | رانش / بار محوری | عقب-درایو / رانش |
| سرب معمولی | 10-20 میلی متر، SFU؛ 25mm+، SFE | 5-10 میلی متر | 4-5 میلی متر |
| قطر معمولی | 25-40 میلی متر | 20-32 میلی متر | 16-25 میلی متر |
| نوع مهره | تک مهره SFU | SFU یا DFU | SFU یا DFU |
| درجه دقیق | C7 نورد / C5 زمین | C5–C7 | زمین C5 برای ماشینکاری |
| ترمز موتور | معمولاً برای نگه داشتن جاذبه مورد نیاز نیست | معمولاً برای نگه داشتن جاذبه مورد نیاز نیست | توصیه می‌شود زمانی که بار عمودی ممکن است برگردد- |
| سری راهنما | سری HD HDR25–HDR35 | سری HD HDR25–HDR30، 4 بلوک | سری HD HDR15–HDR20 |
| ریسک کلیدی | رزونانس در سرعت | بار لحظه ای در راهنما | خطای عقب-رانندگی، عمق |
منبع یابی بال اسکرو و راهنماهای خطی برای محورهای CNC
برای سازندگان ماشین آلات CNC OEM که قطعات را در حجم تامین می کنند، ملاحظات عملی پس از مشخصات، سازگاری در بین دسته ها است. پیچی که در مرتبه اول با دقت کلسیم و سرب مطابقت دارد باید همان مشخصات درجه دهم را داشته باشد. تغییر بین دسته‌های - در قطر توپ، پیش‌بارگذاری، یا خطای سرب - ماشین‌هایی را تولید می‌کند که با وجود استفاده از شماره‌های قطعه مشابه، عملکرد متفاوتی دارند، که کنترل کیفیت و مشکلات پس از فروش- را ایجاد می‌کند.
DLY تولید می کندSFU تک-مهرهومهره دوبل DFU-پیچ های توپی در قطرهای 12 تا 80 میلی متر، با سرب از 4 میلی متر تا 20 میلی متر، در گریدهای نورد C7 و C5/C3 دقیق زمین. برای برنامه های کاربردی محور X با سرعت بالا که نیاز به سرنخ های بالای 20 میلی متر دارند،سری بزرگ-سرب SFEسرنخ های 25 میلی متری، 32 میلی متری، 40 میلی متری، 50 میلی متری و 64 میلی متری را پوشش می دهد. راهنماهای خطی در سری‌های HD، HDR15 تا HDR65، برای برنامه‌های عمومی CNC، سری ED، EDR15 تا EDR30، برای برنامه‌های کاربردی با مشخصات پایین و سرعت بالا، و سری‌های غلتکی RD، RDR15 تا RDR65، برای بارهای سنگین،{14} سختی بالا، در دسترس هستند. همه سری ها در درجه های استاندارد و با دقت بالا موجود هستند و از سفارشات دسته ای با تأیید زمان تحویل در مرحله استعلام پشتیبانی می کنند.
قبل از سفارش مشخصات محور CNC خود را تأیید کنید
اگر بال اسکرو و راهنماهای خطی را برای طراحی جدید ماشین CNC مشخص می‌کنید، یا قطعاتی را روی یک ماشین موجود جایگزین می‌کنید، تیم مهندسی DLY می‌تواند پارامترهای محور شما را بررسی کرده و سری پیچ، قطر، سرب و مشخصات راهنما را برای هر محور تأیید کند.
برای دریافت پاسخ مفید، موارد زیر را برای هر محور به اشتراک بگذارید:
- طول ضربه و طول محور بدون پشتیبانی
- جرم محموله، شامل تمام اجزای نصب شده روی واگن
- سرعت تراورس سریع مورد نیاز، میلی متر بر ثانیه یا متر بر دقیقه
- سرعت نامی موتور، دور در دقیقه و گشتاور
- الزامات دقت موقعیت یابی
- این که محور افقی باشد یا عمودی
قیمت دسته ای و زمان تحویل همزمان با مشخصات فنی تایید می شود.
به بال اسکرو و راهنماهای خطی برای محورهای CNC X، Y یا Z نیاز دارید؟
طول ضربه، جهت محور، بار، سرعت، داده های موتور و دقت مورد نیاز را ارسال کنید. DLY می تواند به تأیید سری توپ اسکرو مناسب، قطر، سرب، نوع مهره و مشخصات راهنمای خطی کمک کند.
ایمیل: export@dlybearing.com
