數(shù)控雕刻機(jī)的圓形導(dǎo)軌與方形導(dǎo)軌
CNC直線導(dǎo)軌套件
線性導(dǎo)軌（數(shù)控線性導(dǎo)軌套件）有兩種類型：圓形導(dǎo)軌和方形導(dǎo)軌。圓形導(dǎo)軌最早出現(xiàn)，但其精度不如方形導(dǎo)軌組件。然而，對于重載垂直運(yùn)動，圓形導(dǎo)軌是首選導(dǎo)軌。應(yīng)用將決定應(yīng)使用哪種類型的線性導(dǎo)軌。選擇其中一種導(dǎo)軌的標(biāo)準(zhǔn)與選擇其他導(dǎo)軌的標(biāo)準(zhǔn)沒有區(qū)別 數(shù)控雕刻機(jī) 組件、設(shè)計(jì)規(guī)范、定義系統(tǒng)目標(biāo)，并從過去的成功和錯誤中吸取教訓(xùn)。但任何缺乏經(jīng)驗(yàn)的人都可能犯簡單的錯誤。最好的起點(diǎn)是學(xué)習(xí)每種類型的基本特性，并采用與應(yīng)用程序最相關(guān)的特性。
在過去的 60 年里，圓形導(dǎo)軌技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到近乎完美，而方形導(dǎo)軌的壽命也已達(dá)到相當(dāng)可觀的 35 年左右。大多數(shù)固有的設(shè)計(jì)問題早已得到解決，材料也得到了顯著改進(jìn)。大多數(shù)問題都源于誤用和誤用。誤用的主要原因往往來自個人偏見、錯誤計(jì)算或?qū)徝琅袛唷Ｒ簿褪钦f，相對較小的線性輪廓導(dǎo)軌可能完全符合負(fù)載、速度和所有其他要求。但當(dāng)安裝到數(shù)控雕刻機(jī)上時，敏銳的眼睛可能會發(fā)現(xiàn)它看起來很脆弱，而且尺寸絕對太小。
一種類型的線性滾珠襯套導(dǎo)軌并不一定比另一種更容易使用。選擇完全取決于具體應(yīng)用。一般來說，特定的方形導(dǎo)軌組件的成本可能高于圓形導(dǎo)軌組件，但應(yīng)解決包括系統(tǒng)成本在內(nèi)的其他要求。至少，這些項(xiàng)目包括準(zhǔn)備數(shù)控雕刻機(jī)床或其他安裝表面以容納導(dǎo)軌系統(tǒng)的費(fèi)用、所需的定位精度以及可用于線性導(dǎo)軌子系統(tǒng)的空間。
但在動筆寫紙或用鼠標(biāo)敲擊鍵盤之前，請先決定是使用方形還是圓形導(dǎo)軌。當(dāng)應(yīng)用程序看起來可以采用任何一種方式時，請對最關(guān)鍵的質(zhì)量和需求進(jìn)行初步計(jì)算，以確保沒有遺漏任何內(nèi)容。
圓形導(dǎo)軌
在方形導(dǎo)軌問世之前，人們期望圓形導(dǎo)軌能夠滿足所有線性運(yùn)動控制情況。多年來，它們的表現(xiàn)令人欽佩。但是，隨著數(shù)控雕刻機(jī)工具用戶對某些工作要求更嚴(yán)格的公差，數(shù)控雕刻機(jī)制造商更傾向于使用傳統(tǒng)的銑削和刮削方法。當(dāng)外圍設(shè)備無法滿足公差要求時，會使用圓形導(dǎo)軌。
這并沒有降低圓形導(dǎo)軌的價值或使其過時。它們的優(yōu)點(diǎn)仍然大于缺點(diǎn)。圓形導(dǎo)軌通常比方形導(dǎo)軌便宜，但這不應(yīng)成為任何應(yīng)用的主要標(biāo)準(zhǔn)。方形導(dǎo)軌實(shí)際上可能會發(fā)生故障，而圓形導(dǎo)軌可以平穩(wěn)無瑕地工作。例如，圓形導(dǎo)軌在大多數(shù)情況下對錯位、平行度差和力矩載荷的容忍度更高 數(shù)控機(jī)床 并且允許軌道 h8 的變化比方軌系統(tǒng)更大。不過，它們可以保持 0.01 英尺的 10 英寸的直線度。此外，小滾動元件往往使圓軌運(yùn)動更平穩(wěn)。
為了達(dá)到這種精度，它們只需要在末端支撐，盡管許多軌道在幾個點(diǎn)或整個長度上都有支撐。這樣軌道就可以毫無問題地跨越間隙，并安全地從一個支撐點(diǎn)移動到另一個支撐點(diǎn)。當(dāng)圓形軌道系統(tǒng)只需要一個軸軌組件（一個軸、一個軌道或一個軸和 2 個帶 4 個枕塊的端部支撐塊）時，準(zhǔn)備成本低于方形軌道。通常，圓形軌道的安裝相對簡單且便宜。而且維修和更換也更適合圓形軌道。
方形導(dǎo)軌（型材導(dǎo)軌）
方形導(dǎo)軌最初是為數(shù)控雕刻機(jī)工具行業(yè)設(shè)計(jì)的。它們?nèi)〈思墒交芎蛯?dǎo)軌，后者是數(shù)控雕刻機(jī)床身的組成部分。盡管如此，某些傳統(tǒng)滑架和導(dǎo)軌在某些情況下仍能提供高精度。
方形導(dǎo)軌更堅(jiān)硬、更堅(jiān)固，但需要直線、連續(xù)的支撐，對平整度和平行度有嚴(yán)格要求；它們無法跨越圓形導(dǎo)軌可以跨越的間隙。然而，由于數(shù)控雕刻機(jī)制造商習(xí)慣于精密床身準(zhǔn)備，所以這不是問題。
方形導(dǎo)軌的主要優(yōu)勢是其定位精度高，在銑削和磨削中尤其有用。它們在 0.0002 英尺的長度上保持 0.001 到 10 英寸的精度，而圓形導(dǎo)軌的精度為 0.01 英寸。它們還可以處理力矩負(fù)載的精度；單個滑架和單個導(dǎo)軌比圓形導(dǎo)軌更適合這種情況。而且由于方形導(dǎo)軌可以高精度地處理更高的負(fù)載，因此大多數(shù)用戶可以容忍比圓形導(dǎo)軌略低的平滑度。
雖然單個型材導(dǎo)軌單元可以承受力矩載荷，但并不總是建議這樣做。應(yīng)使用 2 個或更多單元來平衡載荷或分配重量。但是，一個方形導(dǎo)軌可以適合需要 2 個圓形導(dǎo)軌的地方。型材導(dǎo)軌也更易于使用，因?yàn)樗鼈冃枰粋€或兩個部件來組成完整的系統(tǒng)，即導(dǎo)軌和滑架，而圓形導(dǎo)軌則包含更多部件。
方形導(dǎo)軌具有更高的負(fù)載壽命容量，負(fù)載壽命容量定義為設(shè)備在特定距離內(nèi)承受的負(fù)載量。例如，20,000 N 的容??量基于 100 公里的額定值。由于導(dǎo)軌不滑動而是滾動接觸，因此磨損最小。方形導(dǎo)軌的壽命主要取決于其所在的環(huán)境類型、適當(dāng)?shù)臐櫥途S護(hù)。在其他所有條件相同的情況下，圓形導(dǎo)軌的耐受性更強(qiáng)，因?yàn)樗鼈兊陌b不那么緊密，對細(xì)微變化不那么敏感。方形導(dǎo)軌對碎屑和沖擊更敏感，盡管它具有更高的容量和抗沖擊能力，但不會影響滾動元件。
考慮到磨損方面，圓軌還具有天然的碎屑脫落能力。方軌軌道隱藏在無法直接進(jìn)入的地方，但不一定能脫落碎屑。在對軌道施加流體驅(qū)動力的情況下，圓軌的性能優(yōu)于方軌，因?yàn)榉杰壙赡軙谀承┸壍绤^(qū)域上拉起，而圓軌上拉的趨勢較少。
在開始數(shù)控雕刻機(jī)組件布局之前，選擇要使用的導(dǎo)軌類型。圓形和方形導(dǎo)軌之間的安裝裝置截然不同，工作區(qū)域也不同，物理尺寸的額定負(fù)載也不同。如果以后不行，從一個品牌的方形導(dǎo)軌換到另一個品牌的方形導(dǎo)軌比從方形導(dǎo)軌換成圓形導(dǎo)軌更容易。所有制造商都遵循允許某種類型內(nèi)一定程度的互換性的標(biāo)準(zhǔn)。
效率可以從兩個角度考慮。一個角度是摩擦阻力系數(shù)；摩擦越小，輸入能量越低。圓形導(dǎo)軌阻力稍低，其動作比異型導(dǎo)軌更平穩(wěn)。但那些使用方形導(dǎo)軌的人通常會提供足夠的動力來充分驅(qū)動導(dǎo)軌。有些人還從整體外殼或尺寸的角度考慮效率。較小的異型導(dǎo)軌可提供較小的體積，以承受更高的負(fù)載。
沖擊載荷與瞬時沖擊載荷一樣，會影響所有軸承。方形導(dǎo)軌可以承受比小型導(dǎo)軌更重的載荷，因此沖擊更像是沖擊力。但在所有情況下，導(dǎo)軌都按正常載荷的承載能力縮放，而不是沖擊載荷。除了在重型機(jī)械中，沖擊僅由于純質(zhì)量而更具破壞性之外，沒有顯著差異。
方形導(dǎo)軌帶有一些關(guān)鍵的環(huán)境降額，通常在制造商手冊或設(shè)計(jì)指南中找到。不幸的是，設(shè)計(jì)師在圓形或方形導(dǎo)軌的初始設(shè)計(jì)階段沒有足夠頻繁地考慮降額因素。例如，美國的標(biāo)準(zhǔn)占空比額定值為 2 萬英寸或 50 公里，歐洲市場為 100 公里或 4 萬英寸。通常，標(biāo)準(zhǔn)建議軌道系統(tǒng)的使用時間不超過 25 或 50% 額定容量。
它在目錄中
大多數(shù)線性滾柱和滾珠導(dǎo)軌目錄都包含尺寸和安裝的應(yīng)用和工程信息。這些參數(shù)是確定動態(tài)載荷和力矩額定值以及靜態(tài)載荷和力矩容量（包括俯仰、滾動和偏航）所必需的。目錄還包括用于根據(jù)動態(tài)載荷額定值和施加的動態(tài)載荷輸入?yún)?shù)確定軸承行程壽命的圖表和方程式。每個線性滾柱或滾珠軸承導(dǎo)軌都有獨(dú)特的速度、加速度、公差、預(yù)緊力和溫度范圍規(guī)格。
型材導(dǎo)軌最關(guān)鍵的參數(shù)是運(yùn)行平行度，其精度在幾微米范圍內(nèi)。如果不嚴(yán)格遵守，軸承會過早卡住或磨損。為了防止出現(xiàn)此類問題，安裝指南會仔細(xì)涵蓋安裝表面準(zhǔn)備、安裝公差和導(dǎo)軌平行度等主題。安裝數(shù)據(jù)還包括導(dǎo)軌垂直偏移、垂直和橫向滑架偏移、安裝孔公差、螺栓扭矩和對接接頭。
圓形直線球襯套軸承需要考慮與型材導(dǎo)軌相同的因素，此外還需要考慮一些其他因素。極坐標(biāo)圖顯示了動態(tài)負(fù)載能力，而曲線圖則顯示了負(fù)載壽命。圓形導(dǎo)軌的低摩擦系數(shù)為 0.001，并且具有自調(diào)心規(guī)格，因此無需考慮型材導(dǎo)軌中常見的降額系數(shù)。
應(yīng)用
雖然方形直線導(dǎo)軌的成本曾經(jīng)比圓形技術(shù)高出許多倍，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中固有的大量磨削要求，但新的制造技術(shù)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)鼓勵工程師考慮在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使用方形導(dǎo)軌。方形直線導(dǎo)軌現(xiàn)在可以在許多曾經(jīng)僅由圓形導(dǎo)軌支持的相同應(yīng)用中找到。
大多數(shù)應(yīng)用都可以使用圓形或方形導(dǎo)軌。但有些導(dǎo)軌被另一種類型取代，因?yàn)榍罢卟黄鹱饔谩ａt(yī)院病床就是這種情況，設(shè)計(jì)師一開始使用方形導(dǎo)軌進(jìn)行軸向移動。但組件會卡??；除非松開安裝螺栓以允許一些扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，否則它無法自由移動。床架的剛性根本不夠。方形導(dǎo)軌必須用自對準(zhǔn)圓形導(dǎo)軌代替。
另一個存在類似問題的應(yīng)用是自動售貨機(jī)中安裝在金屬板底座上的方形導(dǎo)軌。由于金屬板安裝不夠牢固，導(dǎo)軌無法正常工作。有時，設(shè)計(jì)師從不同的角度看待同一個問題時會重復(fù)犯錯。熟悉圓形導(dǎo)軌的工程師可能會傾向于堅(jiān)持使用它們，而不管應(yīng)用是否需要更高的精度。但大多數(shù)應(yīng)用不需要方形導(dǎo)軌的精度。他們應(yīng)該考慮整個系統(tǒng)的成本，而不僅僅是組件成本。這意味著要考慮所有外圍設(shè)備和擴(kuò)展問題的要求。
圓軌的負(fù)載/壽命圖表示給定滾珠襯套軸承的極限負(fù)載。在圖表中輸入負(fù)載最重的軸承的最大負(fù)載和所需的行程壽命，并找出兩條線的交點(diǎn)。交點(diǎn)上方或右側(cè)的區(qū)域表示最合適的軸承。
軸承的方向或施加載荷的方向決定了滾珠襯套軸承的動態(tài)載荷能力。校正系數(shù)是根據(jù)施加載荷的方向相對于極坐標(biāo)圖中所示的軸承滾珠軌道的方向得出的。要確定載荷能力，請將校正系數(shù) K 乘以特定單元的動態(tài)載荷能力。
在特定情況下，方形導(dǎo)軌比圓形導(dǎo)軌表現(xiàn)更好，因?yàn)樘囟ㄇ闆r下需要更高的剛度和更緊湊的負(fù)載能力（相對于尺寸而言）。一般而言，異型導(dǎo)軌具有更高的負(fù)載能力、精度和剛度，以及更長的使用壽命。
方形導(dǎo)軌需要具有極其平行的表面，以防止卡住和過度磨損。它們往往呈現(xiàn)出安裝表面的形狀，因此必須嚴(yán)格遵守平行度規(guī)范。
圓形導(dǎo)軌與方形導(dǎo)軌一覽
| 專欄 | 圓形導(dǎo)軌 | 方形導(dǎo)軌 |
|---|---|---|
| 費(fèi)用 | 一般較便宜 | 通常比較貴 |
| 安裝 | 更容易對齊和安裝 | 需要更精確的對準(zhǔn)和安裝 |
| 運(yùn)動平滑度 | 運(yùn)動更平穩(wěn)，摩擦更小 | 運(yùn)動良好，但摩擦力可能比圓形軌道大 |
| 負(fù)載能力 | 承載能力較低 | 更高的承載能力 |
| 穩(wěn)定性 | 在重載下會偏轉(zhuǎn)或彎曲 | 更穩(wěn)定，重載下不易彎曲 |
| 耐用性 | 頻繁連續(xù)使用時耐用性較差 | 更耐用，適合重型應(yīng)用 |
| 應(yīng)用程序 | 非常適合較輕且要求較低的應(yīng)用 | 非常適合重型和高精度應(yīng)用 |
| 多功能 | 有各種直徑和長度可供選擇 | 有多種尺寸可供選擇，但通常更堅(jiān)固 |
| 維護(hù) | 設(shè)計(jì)簡單，更易于維護(hù) | 由于復(fù)雜性可能需要更多維護(hù) |
| 平臺精度 | 高負(fù)載情況下精度較低 | 精度高，適合精密加工 |
| 靈活性 | 更靈活，可以適應(yīng)輕微的錯位 | 靈活性較差，需要精確對準(zhǔn) |
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數(shù)控雕刻機(jī)術(shù)語簡介
當(dāng)您想了解數(shù)控雕刻機(jī)時，您應(yīng)該從詞匯表中了解數(shù)控、CAD、CAM、G-Code 等。
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