Czy wiesz, ile rodzajów prowadnic jest stosowanych w centrach obróbczych CNC?

„Szczegółowe wyjaśnienie typów szyn prowadzących do centrów obróbczych CNC”

1. Prowadnica liniowa
   Prowadnica liniowa to najpopularniejszy typ prowadnicy w centrach obróbczych. Umożliwia ona precyzyjne prowadzenie ruchomych części po linii prostej. Prowadnice liniowe charakteryzują się prostą konstrukcją, łatwością produkcji i gwarancją dokładności. Na każdej osi centrum obróbczego, takiej jak oś X, oś Y i oś Z, zazwyczaj stosuje się prowadnice liniowe.
   Dokładność i wydajność prowadnic liniowych zależą od materiału, procesu produkcyjnego oraz dokładności montażu. Wysokiej jakości prowadnice liniowe zapewniają stabilną dokładność i niezawodność centrum obróbczego przy dużych prędkościach i dużym obciążeniu.
2. Szyna prowadząca ruch kołowy
   Prowadnice kołowe są stosowane głównie do wałów obrotowych centrów obróbczych lub elementów wymagających ruchu obrotowego. Projektowanie i produkcja prowadnic kołowych jest stosunkowo złożona, a ze względu na specyfikę ruchu obrotowego należy uwzględnić takie czynniki, jak siła odśrodkowa i tarcie.
   Prowadnice kołowe zazwyczaj wykorzystują precyzyjne łożyska kulkowe lub wałeczkowe, aby zapewnić płynność i dokładność ruchu obrotowego. W niektórych precyzyjnych centrach obróbczych stosuje się również hydrostatyczne prowadnice kołowe, aby dodatkowo poprawić dokładność i stabilność wału obrotowego.

1. Główna szyna prowadząca ruch
   Prowadnica ruchu głównego to szyna prowadząca odpowiedzialna za realizację głównego ruchu narzędzia lub przedmiotu obrabianego w centrum obróbczym. Dokładność i wydajność prowadnicy ruchu głównego mają kluczowy wpływ na dokładność obróbki i wydajność centrum obróbczego.
   W centrach obróbczych, jako prowadnice ruchu głównego, zazwyczaj stosuje się precyzyjne prowadnice toczne lub hydrostatyczne. Prowadnice te charakteryzują się wysoką prędkością, dokładnością i sztywnością, dzięki czemu mogą spełniać wymagania centrów obróbczych w warunkach obróbki z dużą prędkością i dużym obciążeniem.
2. Prowadnica ruchu posuwowego
   Prowadnica posuwu to szyna prowadząca odpowiedzialna za realizację ruchu posuwowego narzędzia lub przedmiotu obrabianego w centrum obróbczym. Dokładność i stabilność prowadnicy posuwu ma bezpośredni wpływ na dokładność obróbki i jakość powierzchni centrum obróbczego.
   Prowadnice posuwowe zazwyczaj wykorzystują prowadnice ślizgowe, toczne lub hydrostatyczne. Spośród nich, prowadnice toczne i hydrostatyczne charakteryzują się wyższą dokładnością i stabilnością oraz nadają się do centrów obróbczych o wysokiej precyzji. Natomiast prowadnice ślizgowe charakteryzują się prostą konstrukcją i niskim kosztem, dzięki czemu nadają się do niektórych centrów obróbczych o średniej i niskiej precyzji.
3. Szyna prowadząca regulacyjna
   Prowadnica regulacyjna to szyna prowadząca używana w centrum obróbczym do regulacji położenia narzędzia lub przedmiotu obrabianego. Dokładność i elastyczność prowadnicy regulacyjnej mają istotny wpływ na dokładność obróbki i wygodę obsługi centrum obróbczego.
   Prowadnice regulacyjne zazwyczaj wykorzystują prowadnice przesuwne lub rolkowe. Prowadnice te charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia i wysoką dokładnością, co pozwala na łatwą i precyzyjną regulację narzędzia lub przedmiotu obrabianego.

1. Przesuwna szyna prowadząca
   (1) Tradycyjna szyna prowadząca przesuwna
   Tradycyjne prowadnice żeliwne i żeliwno-hartowane charakteryzują się prostą konstrukcją, łatwością produkcji, dobrą sztywnością i wysoką odpornością na wibracje. Wadą tego typu prowadnic jest jednak wysoki współczynnik tarcia statycznego i dynamiczny, który zmienia się wraz z prędkością, co powoduje duże straty tarcia. Przy niskich prędkościach (1–60 mm/min) istnieje ryzyko wystąpienia zjawiska pełzania, co zmniejsza dokładność pozycjonowania ruchomych części. Dlatego też, z wyjątkiem ekonomicznych obrabiarek CNC, tradycyjne prowadnice przesuwne nie są już stosowane w innych obrabiarkach CNC.
   (2) Prowadnica przesuwna pokryta tworzywem sztucznym
   Obecnie większość obrabiarek CNC wykorzystuje prowadnice z powłoką z tworzywa sztucznego, czyli miękki pas z folii z tworzywa sztucznego i innych materiałów chemicznych naklejony na powierzchnię cierną ruchomej prowadnicy. Tworzywa sztuczne do szyn prowadzących dzielą się na dwa rodzaje: miękki pas z teflonu oraz powłokę epoksydową odporną na zużycie.
   Prowadnice przesuwne pokryte tworzywem sztucznym charakteryzują się następującymi cechami:
   • Dobre właściwości cierne: Miękki pasek z folii plastikowej prowadnicy pokrytej tworzywem sztucznym ma niski współczynnik tarcia, co pozwala zmniejszyć opór tarcia ruchomych części i poprawić płynność ruchu.
   • Dobra odporność na zużycie: Miękki pas z folii plastikowej charakteryzuje się dobrą odpornością na zużycie i może wydłużyć żywotność szyny prowadzącej.
   • Ruch stabilny: Współczynnik tarcia szyny prowadzącej pokrytej tworzywem sztucznym jest stabilny i nie zmienia się wraz z prędkością. Dzięki temu ruch jest stabilny, a zjawisko pełzania nie występuje łatwo.
   • Dobre tłumienie drgań: Miękki pas z folii plastikowej charakteryzuje się pewną elastycznością i może pochłaniać drgania ruchomych części, zwiększając dokładność obróbki w centrum obróbczym.
   • Łatwa produkcja: Proces produkcji prowadnic pokrytych tworzywem sztucznym jest stosunkowo prosty, a koszty produkcji niskie, a montaż i konserwacja łatwa.
2. Prowadnica rolkowa
   (1) Zasada działania
   Prowadnice toczne wykorzystują elementy toczne, takie jak kulki, rolki i igły, umieszczone pomiędzy powierzchniami szyn, aby przekształcić tarcie ślizgowe między powierzchniami szyn w tarcie toczne. Ta metoda tarcia znacznie zmniejsza opór tarcia oraz poprawia czułość i precyzję ruchu.
   (2) Zalety
   • Wysoka czułość: różnica pomiędzy współczynnikiem tarcia dynamicznego i współczynnikiem tarcia statycznego prowadnic tocznych jest bardzo mała, dzięki czemu ruch jest stabilny, a zjawisko pełzania nie występuje łatwo przy niskich prędkościach.
   • Wysoka dokładność pozycjonowania: Powtarzalna dokładność pozycjonowania prowadnic rolkowych może osiągnąć 0,2 μm, co spełnia wymagania precyzyjnych centrów obróbczych.
   • Mały opór tarcia: współczynnik tarcia tocznego elementów tocznych jest znacznie mniejszy niż współczynnik tarcia ślizgowego, dzięki czemu ruch ruchomych części staje się lżejszy, a zużycie energii napędowej mniejsze.
   • Niewielkie zużycie, dobre utrzymanie dokładności i długa żywotność: powierzchnia styku między elementami tocznymi a powierzchniami szyny prowadzącej jest mała, charakteryzuje się niewielkim zużyciem i może przez długi czas utrzymywać wysoką dokładność.
     (3) Wady
     Prowadnice toczne charakteryzują się niską odpornością na drgania i wysokimi wymaganiami w zakresie ochrony. Podczas obróbki drgania wpływają na dokładność ruchu elementów tocznych, zmniejszając tym samym dokładność obróbki centrum obróbczego. Ponadto, prowadnice toczne wymagają odpowiednich środków ochrony, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu, wiórów i innych zanieczyszczeń pod powierzchnię prowadnicy, co mogłoby uszkodzić elementy toczne i prowadnice.
     (4) Okazje do zastosowania
     Prowadnice rolkowe są szczególnie przydatne w sytuacjach, gdy elementy robocze obrabiarek wymagają równomiernego ruchu, precyzyjnego ruchu i wysokiej dokładności pozycjonowania. Właśnie dlatego prowadnice rolkowe są szeroko stosowane w obrabiarkach CNC.
3. Szyna prowadząca hydrostatyczna
   (1) Szyna prowadząca hydrostatyczna cieczowa
   • Zasada działania
     Pomiędzy dwiema powierzchniami roboczymi prowadnicy hydrostatycznej cieczowej znajduje się komora olejowa. Po wprowadzeniu oleju smarującego pod określonym ciśnieniem, powstaje hydrostatyczny film olejowy, który zapewnia powierzchni roboczej prowadnicy tarcie cieczowe bez zużycia i z dobrą dokładnością.
   • Zalety
     • Wysoka dokładność: prowadnice hydrostatyczne zapewniają wyjątkowo wysoką dokładność i gwarantują stabilną dokładność centrum obróbczego przy dużej prędkości ruchu i dużym obciążeniu.
     • Niski współczynnik tarcia: Czyste tarcie płynne sprawia, że ​​współczynnik tarcia jest wyjątkowo niski, co znacznie zmniejsza zużycie energii napędowej.
     • Brak efektu „pełzania” przy niskich prędkościach: Nawet przy niskich prędkościach prowadnice hydrostatyczne nie wykazują zjawiska „pełzania”, co zapewnia płynność ruchu.
     • Duża nośność i dobra sztywność: Hydrostatyczny film olejowy wytrzymuje duże obciążenie, co poprawia nośność i sztywność centrum obróbczego.
     • Olej ma właściwości pochłaniania drgań i dobrą odporność na drgania: Olej może pochłaniać drgania i redukować wpływ drgań powstających podczas obróbki na dokładność obróbki.
   • Wady
     Konstrukcja prowadnic hydrostatycznych cieczowych jest złożona, wymaga systemu zasilania olejem, a czystość oleju musi być wysoka. To zwiększa koszty produkcji i konserwacji.
   • Klasyfikacja
     Prowadnice hydrostatyczne cieczowe do centrów obróbczych można podzielić na dwie główne kategorie: otwarte i zamknięte. Komora olejowa otwartej prowadnicy hydrostatycznej cieczowej jest bezpośrednio połączona ze światem zewnętrznym i ma prostą konstrukcję, ale jest podatna na zanieczyszczenia zewnętrzne; komora olejowa zamkniętej prowadnicy hydrostatycznej cieczowej jest zamknięta, a olej jest poddawany recyklingowi w celu ponownego użycia, zapewniając wysoką czystość, ale o złożonej konstrukcji.
     (2) Szyna prowadząca hydrostatyczna gazowa
   • Zasada działania
     Po wprowadzeniu gazu o określonym ciśnieniu pomiędzy dwie powierzchnie robocze szyny prowadzącej hydrostatycznej, może zostać utworzona hydrostatyczna warstwa powietrza, dzięki której dwie powierzchnie szyny prowadzącej wykrawarki CNC będą równomiernie rozdzielone, co pozwoli na uzyskanie ruchu o wysokiej precyzji.
   • Zalety
     • Mały współczynnik tarcia: współczynnik tarcia gazu jest niezwykle mały, co sprawia, że ​​ruch ruchomych części jest lżejszy.
     • Nie jest łatwo spowodować nagrzanie i odkształcenie: Ze względu na niski współczynnik tarcia wytwarza się mniej ciepła i nie jest łatwo spowodować nagrzanie i odkształcenie szyny prowadzącej.
   • Wady
     • Mała nośność: Nośność prowadnic gazowo-hydrastatycznych jest stosunkowo niewielka, dlatego też często stosuje się je w przypadku małych ładunków.
     • Wahania ciśnienia powietrza mają wpływ na dokładność: Wahania ciśnienia powietrza powodują zmiany w warstwie powietrza, co wpływa na dokładność prowadnicy.
     • Należy pamiętać o zapobieganiu pyleniu: Kurz, który dostaje się na powierzchnię prowadnicy powietrza, może spowodować jej uszkodzenie, dlatego należy podjąć skuteczne środki zapobiegające pyleniu.