Системы линейного перемещения своими руками

Линейные направляющие своими руками

Профильные линейные направляющие, своими руками сделанные или приобретенные – это роликовые или шариковые высокоточные подшипники качения, служащие в линейных перемещениях. Они обладают возможностью воспринимать силы, действующие в любых направлениях, исключая направление перемещения.

Виды линейных направляющих

Линейные направляющие бывают двух видов:

• с циркуляцией шариков;
• с циркуляцией роликов.

Шариковые направляющие делают двух-, четырех- и шестирядные. Они миниатюрные, пригодные для использования в ограниченном монтажном пространстве. Линейные направляющие изготавливаются с разными приводами. Среди них чаще встречаются зубчатый ремень или привод ШВП (шариковые винтовые передачи).

Роликовые исполняются в виде цилиндрических направляющих и направляющих с плоским сепаратором.

Все направляющие должны обладать главными свойствами:

• малым трением;
• высокой эффективностью;
• плавным линейным перемещением;
• способностью сохранять рабочие параметры.

Модули линейного перемещения

В последнее время в связи с развитием автоматизации большое значение приобрело применение модулей линейного перемещения, которые состоят из:

• прочного несущего профиля;
• точной направляющей системы;
• долговечного приводного механизма;
• серводвигателя с простым управлением.

В такой модульной составляющей находят свое применение направляющие как с подшипниками-шариками, так и с подшипниками-роликами. Рабочий привод осуществляется с помощью линейного двигателя, зубчатого ремня или шарикового винтового механизма.

Нашли свое применение и линейные столы, использующиеся при необходимости перемещения больших масс по осям. Благодаря габаритам, они воспринимают большие моментные нагрузки. В линейных столах используются:

• втулки линейного перемещения;
• направляющие с циркуляцией шариков.

Методика измерения точности

Если вы делаете линейные направляющие своими руками, вам нужно контролировать точность. Это делается довольно просто. На установленную базовую поверхность ставится рельс. В этом случае точность – выражение среднего значения показаний индикатора в центральной части измеряемой поверхности. Также точность линейных направляющих определяется измерением ширины и длины. При этом измеряется допуск на размер для каждого блока, что установлен на рельсе.

Жесткость и преднатяг

Во время работы профильные рельсовые направляющие подвергаются, ввиду приложенной нагрузки, воздействию упругой информации. Показания величины деформации зависят от типов элементов качения. Но так или иначе она становится меньшей, когда нагрузка увеличивается.

Для увеличения жесткости системы применяется преднатяг. Он уменьшает срок службы линейных направляющих, вызывая в них внутреннее напряжение, но при этом способен к поглощению деформирующих нагрузок при работе линейной направляющей в условиях сильной вибрации или ударной нагрузки. В связи с тем, что преднатяг вызывает упругую деформацию подшипников, они становятся зависимыми от негативного влияния ошибок при монтаже. Это говорит о том, что больше внимания следует обращать на точность обработки установочной поверхности.

• нормальный — применяется при наличии незначительных вибраций;
• легкий — используется при наличии легких вибраций и легком крутящем моменте;
• средний — применяется при ударных нагрузках и сильных вибрациях, а также при опрокидывающих нагрузках.

Монтаж рельсовых направляющих

Важно знать, что линейные рельсовые направляющие подвержены действию силы и момента. Для них должны определяться значения: допустимый статический момент и грузоподъемность, которые вычисляются при помощи формул. Рассчитывая номинальный ресурс шариковых и роликовых направляющих, надо использовать разные формулы.

При постоянной длине хода и частоте перемещений ресурс работы выражается через время. Обладая компактными монтажными размерами, профильные рельсовые направляющие имеют высокую грузоподъемность. Устанавливаемые в различных видах станков или в другом оборудовании, они монтируются двумя различными способами: в виде горизонтального рельса и способом боковой установки.

Так как комплектация осуществляется из двух параллельных рельсов, то расположение первого рельса исполняется на базовой стороне, а другого – на стороне регулируемой.

При работах с большими ударными нагрузками и вибрациями установка дополнительных боковых деталей – боковой прижимной пластины, установочных затяжных винтов, конического клина – способствует их устранению.

Установка же дополнительных прижимных деталей при работе с малой нагрузкой и небольшими скоростями перемещений не обязательна.

Линейные направляющие для станков ЧПУ

Что составляет систему линейных перемещений? Это комбинирование передачи и линейных направляющих.

Линейные направляющие для ЧПУ — это линейные подшипники, направляющие втулки, валы. Сами же направляющие должны решать три основные задачи:

• быть опорой для комплектования станка;
• при минимальном трении, с нужной точностью по заданной траектории обеспечивать движение деталей станка;
• принимать нагрузки, возникающие при рабочем процессе.

Линейные направляющие делятся в зависимости от способа крепления на станок. Это направляющие, осуществляющие полную поддержку — метод крепления к станине по всей длине направляющих, и частичную поддержку — метод концевого крепления.

Направляющие с полной поддержкой имеют большую грузоподъемность, в отличие от направляющих с частичной поддержкой. Иногда бывают варианты, когда по осям устанавливаются линейные направляющие — как с полной, так и с частичной фиксацией.

Представителями такой группы являются линейные цилиндрические направляющие. Они осуществляют возможность применения нескольких видов цилиндрических направляющих:

• направляющие полированные валы – является наиболее распространенным (высокая доступность, легкость в установке);
• шлицевые валы – высокая износостойкость и жесткость, способность принятия крутильных усилий с втулки. Используется при концевом монтаже направляющих;
• валы на опоре – это цилиндрические рельсы. Они используются в виде непосредственного крепления на станок.

Точность монтажной поверхности

Профильные рельсовые направляющие устанавливаются при помощи крепления на обработанную базовую поверхность. Метод крепления заключается в создании буртика на посадочной поверхности у становления по нему базовой поверхности или каретки. Исключение перекосов возможно при наличии канавки в углу самого буртика.

Существует прямая взаимосвязь между точностью поверхности рельса и точностью перемещения. От этого будет зависеть и точность всего оборудования. При этом точность обработанной монтажной поверхности обязательно соответствует заданной точности перемещения. Важно помнить, что нужно обязательно учитывать плоскостность блока, исключая при этом деформацию каретки.

Базовые поверхности

Чтобы обеспечить точную и более простую установку, необходимо создать базовые поверхности, которые должны располагаться на каретке и на рельсе с одной стороны.

При этом метка должна располагаться с противоположной стороны. Если достаточная точность не обеспечивается ввиду особенностей схемы монтажа, тогда осуществляется обработка базовых поверхностей и со второй стороны.

Защита от коррозии и смазка

Чтобы защитить направляющие от воздействия коррозии, их исполняют из нержавеющей стали. Есть вариант с нанесением специального защитного покрытия. Его применение осуществляется при необходимости в высокой степени защиты от коррозии.

Готовые заводские направляющие смазываются пластичной смазкой, выполненной на основе литиевого мыла. После этого они могут использоваться по назначению. Различные условия работы потребуют нужной периодичности добавления смазки такого же типа.

Источник

Из чего сделать самодельные направляющие для ЧПУ станка?

В устройстве станка с ЧПУ применяется несколько видов направляющих. Самодельные изделия часто комплектуются рельсами из каретки печатной машины, принтера или приобретенными в магазине. Функции и качество этих элементов влияют на возможности устройства с ЧПУ и точность обработки.

Что такое направляющие для ЧПУ-станка?

Направляющие для ЧПУ станка — узлы, которые обеспечивают перемещение материала, инструмента и связанных с ними частей по необходимой траектории с определенной точностью.

Какие бывают рельсы для ЧПУ станка?

Справка . Производители во время изготовления приборов с ЧПУ используют большое количество направляющих. Такое их количество облегчает работу, связанную с проектированием автоматизированной техники.

Все направляющие делятся на те, которые применяют силы скольжения и силы качения. Данные технологии встречаются в таких направляющих:

• Круглые направляющие. Обычная конструкция, которая обеспечивает меньшие нагрузки. При работе повышается нагрев в итоге трения, и из-за этого становится меньше ресурс опорно-направляющей группы. Такие элементы устанавливают в местах не слишком активных перемещений или на устройствах небольшой категории, при этом механизмы смазывают вручную.
• Рельсовые. Они имеют свой пыльник, который защищает подшипники, сальники, ниппели и возможность подключения системы подачи смазки, поэтому они более надежные и универсальные.

Справка : рельсовый тип направляющих более предпочтителен, так как может справиться с высокими нагрузками промышленных автоматических станков.

• Цилиндрические направляющие на рельсах. В таких элементах применяется специальная опора — рельса с круглой выемкой, которая повторяет размеры вала. Таким образом, прогиба элемента под действием своего веса и нагрузки в процессе работы не происходит. Цилиндрические направляющие, как и обычные шлифованные валы, просты в изготовлении. Поэтому их стоимость ниже, чем при покупке профильных.

ВАЖНО! В связи с тем, что покупатели не проверяют твердость изделий при покупке, данный подход процветает, и риск покупки некачественных валов достаточно высокий.

• Профильные элементы рельсовые. Благодаря их конструкции возможно добиться высокой точности фрезеровки, что и определяет область их использования. Такие элементы крепят на неподвижную часть. Верх рельсы обрабатывают и шлифуют, чтобы избежать мелких выемок и коррозий. Благодаря боковым выемкам каретка перемещается около балки. В отличие от круглого вала, площадь прикосновения в этом случае не точечная, в виде линии, благодаря чему становится меньше сила трения, увеличивается точность работы оборудования.
• Призматические элементы и «ласточкин хвост». Их ставят там, где необходима высокая жесткость. Рельсы в этом случае представляют из себя две скользящих друг по другу части. Их невозможно убрать или поменять, так как они часть станины. Изготовление и ремонт таких частей достаточно сложны, а изменить их самостоятельно вообще невозможно.
• Шлицевой вал. Отличается большей жесткостью и износостойкостью и используется в механизмах, в которых нужен монтаж направляющих на концах.

Из чего можно выполнить направляющие для станка самостоятельно?

Роликовые элементы можно собрать самостоятельно из подшипников, уголка из металла, болтов и гаек. Уголки из алюминия применять не следует — элемент придется заменять часто, так как шарикоподшипники будут выедать в них дорожки.

Лучше всего для изготовления направляющих подойдет уголок из стали. В зависимости от интенсивности применения его можно закалить или оставить как есть, но нужно отшлифовать для уменьшения трения.

Самый простой и недорогой вариант — направляющие из старого принтера.

Кроме того, направляющие можно сделать из автомобильных стоек. Их применяют в российских авто, поэтому достать их не составит большого труда. Применяются штоки от стоек, которые выполнены из качественного металла и обладают высокой прочностью.

Как сделать самодельные направляющие для CNC-станка?

Работа любого станка основана на точности обработки изделий, которую обеспечивают направляющие стержни. Их вполне можно сделать самостоятельно и обойтись без лишних денежных затрат.

К примеру, рабочий элемент фрезерного станка сделать самостоятельно вряд ли получится, также как и в случае со сверлильным и токарным видами оборудования. Поэтому придется применять готовые решения, такие как дрели и приводы. Если применять направляющие, то все обстоит попроще, так как их тип и характеристики напрямую зависят от назначения устройства.

Самодельные направляющие на подшипниках

Самодельные элементы для ЧПУ своего изготовления могут быть сделаны в нескольких вариантах. В самом простом варианте в процессе изготовления агрегата по этому алгоритму нужно собрать конструкцию, которая состоит из следующих частей:

• подшипников, которые принимают силу мотора;
• уголка из металла, который выступает в качестве каретки;
• гаек и болтов, соответствующих внутреннему размеру подшипника.

Сначала замеряется длина уголка из металла и удаляется лишнее. Далее следует просверлить симметрично с обоих сторон отверстия одинакового размера. С помощью болтов и гаек прикрепляются подшипники.

Роликовые направляющие для станков своими руками

Такие элементы сделать самостоятельно можно следующим образом:

• Каркас неподвижной части следует поставить вертикально, что облегчит процесс сборки. В него нужно поставить только одну направляющую — нерегулируемую, которая должна быть в самом низу.
• Далее на нее по центру положить сепаратор и в него поставить зубчатое колесо и шарики.
• На шарики установить подвижную часть таким образом, чтобы ее направляющая находилась на них сверху, а зубчатое колесо в середине.
• Угол между подвижной частью и каркасом должен составлять примерно 80 градусов.
• Далее на направляющую подвижной части уложить сепаратор и в него также вставить колесо вместе с шариками.
• Сверху на все это положить оставшуюся направляющую неподвижной части.
• Весь пакет установить в каркас, а верхнюю часть закрепить.
• Чтобы шарики не выпадали, на концах направляющих проделать небольшие отверстия и вбить штифты таким образом, чтобы шарик при подходе к краю направляющей упирался в этот штифт.

Линейные направляющие для станков своими руками

Если вы решили сделать линейные направляющие самостоятельно, то вам необходима точность. На рабочую поверхность устанавливается рельс. В этом случае точность — средний показатель индикатора в центре замеряемой поверхности.

Кроме того, точность таких элементов определяется замером длины и ширины. В процессе работы рельсовые элементы подвергаются деформации, величина которой зависит от видов частей качения. В любом случае она будет меньше, когда нагрузка станет больше.

Чтобы увеличить жесткость системы, используется преднатяг, уменьшающий длительность срока службы линейных элементов, вызывающий в них внутреннее напряжение и поглощающий нагрузку при сильной вибрации.

Обладая небольшими размерами, рельсовые элементы обладают высокой грузоподъемностью. Устанавливаемые в разных устройствах, они монтируются как по горизонтали, так и сбоку.

Линейные элементы устанавливают с помощью крепления на основную поверхность. Способ крепления состоит в создании бортика на посадочной поверхности и установки на него каретки.

Для обеспечения точной установки нужно сделать базовые поверхности, которые должны находиться на каретке и на рельсе только с одной стороны. При этом метка должна находиться с другой стороны. Если точность не выполняется из-за особенностей схемы установки, то происходит обработка базовой поверхности и с другой стороны. Для защиты направляющих от действия коррозии на них наносят специальную защиту.

Немного подумав, легко сделать направляющие для устройства с ЧПУ своими руками из подручных частей, которые находятся в доступе и не используются по назначению. Это сокращает затраты на домашнее производство и повышает его продуктивность и качество.

Источник