الشريحة الخطية اللولبية الكروية لأدوات ماكينات CNC: كيف تختلف متطلبات المحاور X وY وZ

عندما يقوم منشئو آلات CNC بتوريد مسامير كروية وأدلة خطية لآلة جديدة، فإن النهج الافتراضي هو تطبيق نفس المواصفات عبر جميع المحاور - نفس القطر ونفس الرصاص ونفس نوع الصمولة. إنه يبسط عملية الشراء، ويقلل من عدد أرقام الأجزاء المراد إدارتها، ويشعرك بالتحفظ.

ومن الناحية العملية، غالبا ما يكون هذا النهج خاطئا.

تعمل المحاور X وY وZ لآلة CNC في ظل ظروف مختلفة بشكل أساسي. يغطي المحور X أطول ضربة بأعلى سرعة. يحمل المحور Y الوزن المجمع لمجموعة المغزل ويتحرك تحت أحمال القطع المتقاطعة المستمرة -. يعمل المحور Z عموديًا ضد الجاذبية، ويجب أن يظل في موضعه عند انقطاع التيار الكهربائي، ويتطلب برغيًا أقصر وأكثر صلابة من المحاور الأفقية. إن استخدام نفس مواصفات اللولب الكروي لجميع الثلاثة يعني إما زيادة-تحديد محورين لحماية المحور الثالث، أو ضمن-تحديد المحور الأكثر تطلبًا لتوفير التكلفة على المحاور الأخرى.

تتناول هذه المقالة ما يتطلبه كل محور فعليًا من شريحة خطية لولبية كروية، وكيفية مطابقة سلسلة اللولب وتؤدي إلى كل مجموعة من الشروط، وأين يخطئ صانعو آلات OEM في كثير من الأحيان في المواصفات.

لماذا يحتوي كل محور CNC على متطلبات لولبية كروية مختلفة

الشريحة الخطية ذات اللولب الكروي ليست مجرد آلية قيادة. إنه أحد المكونات الرئيسية التي تؤثر على مدى دقة وضع المحور، ومدى سرعة حركته، ومقدار الدفع الذي يمكن أن يولده، ومدة استمراره في ظل دورة عمل الآلة. يتم تعيين كل من هذه المعلمات من خلال هندسة المحور وشروط التحميل - وليس من خلال مواصفات عالمية واحدة.

هناك ثلاثة عوامل تختلف بشكل كبير بين محاور CNC وتدفع بشكل مباشر مواصفات اللولب الكروي:

المحور X: شوط طويل، سرعة عالية، أقصى كفاءة للسفر

في معظم أجهزة التوجيه CNC، والآلات العملاقة، ومراكز التصنيع، يكون المحور X هو محور الاجتياز الأساسي - وهو المسؤول عن تغطية عرض العمل الكامل للماكينة في تحركات اجتياز سريعة بين القطع. عادةً ما يكون لها أطول شوط، وتعمل بأعلى سرعة، وتعمل بأحمال خفيفة نسبيًا أثناء التحركات السريعة.

ما يتطلبه المحور X من الشريحة الخطية اللولبية الكروية

السرعة أولا.تحدد سرعة الاجتياز السريع للمحور X الحد الأدنى من الرصاص. بالنسبة لمحرك سيرفو يعمل بسرعة 3000 دورة في الدقيقة، فإن السلك المطلوب لتحقيق 30 م/دقيقة، أو 500 مم/ث، هو: 500 مم/ث × 60 ÷ 3000 دورة في الدقيقة=10 مم. لتحقيق 60 م/دقيقة على نفس المحرك، هناك حاجة إلى سلك بطول 20 مم. تعمل معظم محاور جهاز التوجيه X CNC على تشغيل أسلاك تتراوح بين 10 مم و 20 مم حسب حجم الماكينة ومتطلبات السرعة. عندما تتجاوز متطلبات السرعة ما يمكن أن توفره SFU لسلك 20 مم عند الحد الأقصى لعدد الدورات في الدقيقة للمحرك، فإن سلسلة SFE الكبيرة -من الرصاص - مع أسلاك 25 مم و32 مم و40 مم وما فوق - هي الخطوة الصحيحة للأعلى.

قطر العمود للسرعة الحرجة.على المحور X بقطر 2000 مم، قد يصل طول العمود اللولبي غير المدعوم إلى 2200-2400 مم بين محامل الدعم. عند هذا الطول، يمكن أن يصبح العمود الذي يبلغ قطره 20 مم محدودًا بالسرعة الحرجة قبل الوصول إلى عدد الدورات في الدقيقة المطلوب للاجتياز السريع، اعتمادًا على تكوين الدعم وعامل الأمان وهيكل المسمار. في العديد من محاور CNC ذات الشوط الطويل، يتم تحديد براغي بقطر 32 مم أو 40 مم في المقام الأول للحفاظ على السرعة الحرجة أعلى من نطاق التشغيل - وليس لأن الحمل يتطلب ذلك.

عادة ما تكون درجة الدقة C7 المدرفلة هي درجة الدقة الصحيحة.بالنسبة لأجهزة توجيه الأعمال الخشبية وآلات التصنيع العامة، غالبًا ما تكون اللوالب الكروية C7 المدرفلة كافية عندما تكون دقة تحديد الموضع المطلوبة معتدلة. تعتمد دقة الماكينة النهائية أيضًا على التركيب ورد الفعل العكسي والتمدد الحراري وصلابة التوجيه وتعويض التحكم - تعد درجة اللولب أحد العوامل من بين عدة عوامل.

المحور Y: الشوط المتوسط، التحميل المشترك، الصلابة الهيكلية

في العديد من أجهزة التوجيه CNC والآلات ذات النمط- العملاقة، يحمل المحور Y المحرك المغزلي، ومجموعة المحور Z-، وغالبًا ما يحمل العارضة العرضية أو السرج. تتحرك عموديًا على المحور X، عادةً بسرعة أقل من X ولكن تحت حمل أعلى بكثير - لأن كتلة كل شيء مثبت على العربة Y تضيف إلى القوة المحورية المطلوبة أثناء التسارع والتباطؤ.

ما يتطلبه المحور Y من شريحة خطية لولبية كروية

متطلبات الدفع أعلى من X.إذا كان وزن مجموعة المحور Z- والمغزل معًا 80 كجم، وتسارع الماكينة عند 0.3 جم، فيجب أن يولد المحور Y 80 × 9.8 × 0.3=235N من الدفع فقط للتسارع - قبل إضافة أي قوة قطع. يجب أن يكون حجم اللولب الكروي مناسبًا للحمل المحوري المكافئ، بما في ذلك قوة التسارع ومكونات قوة القطع في اتجاه اللولب، مع هامش أمان Ca مناسب.

إدارة الأحمال اللحظية.عندما يقوم المغزل بالقطع عند نقطة إزاحة من الخط المركزي للمحور Y، فإن قوة رد الفعل تخلق حملًا لحظيًا على العربة Y. يتم تنفيذ هذه اللحظة بواسطة الأدلة الخطية، وليس الكرة اللولبية. يجب أن يتم حساب الأحمال العزمية من قوى القطع الإزاحة بشكل منفصل للأدلة الخطية وكتل النقل - يجب أن تتوافق مواصفات الدليل، بما في ذلك عرض السكة وعدد الكتل وفئة التحميل المسبق، مع الحد الأقصى للعزم الذي يمكن أن تولده هندسة المحور Y. ضمن -تحديد أدلة المحور Y-مع تحديد اللولب الكروي بشكل صحيح، يعد خطأ تصميم شائع يؤدي إلى تآكل الدليل مبكرًا وفقدان الدقة.

سلسلة متوسطة لتحقيق سرعة وقوة دفع متوازنة.لا يحتاج المحور Y إلى تقدم كبير للمحور X لأنه يغطي ضربة أقصر بسرعة أقل. يوفر الرصاص 10 مم توازنًا معقولاً بين السرعة والدفع لمعظم محاور Y الخاصة بجهاز التوجيه CNC ومراكز التصنيع. في آلات الخدمة الشاقة- التي تنقل أوزان السرج أكثر من 200 كجم، قد تكون هناك حاجة إلى سلك بطول 5 مم مع برغي بقطر أكبر لتوفير الدفع المناسب لعزم دوران المحرك المقدر.

المحور Z: الشوط القصير، الحمل العمودي، الرجوع إلى الخلف-مخاطر القيادة

المحور Z هو الأكثر تميزًا ميكانيكيًا بين الثلاثة. إنه يتحرك عموديًا، ويحمل حملًا هبوطيًا ثابتًا، ويعمل وزن المغزل، في جميع الأوقات، خلال شوط قصير، ويجب أن يظل في موضعه بشكل موثوق عندما يتم إلغاء تنشيط محرك المؤازرة-. تشير هذه المتطلبات إلى مواصفات الكرة اللولبية التي هي عكس المحور X في جميع النواحي تقريبًا.

ما يتطلبه المحور Z من شريحة خطية لولبية كروية

تقدم صغير لميل القيادة أسفل الظهر-والدفع الأعلى.يمنح السلك الأصغر المحرك ميزة ميكانيكية أكبر ويقلل من ميل المحور Z إلى الخلف-تحت وزن المغزل. ومع ذلك، لا ينبغي التعامل مع اللولب الكروي كآلية قفل ذاتي- تتمتع اللولب الكروي - بكفاءة ميكانيكية عالية، مما يعني أنها أكثر عرضة للقيادة الخلفية-من براغي الرصاص التقليدية. يعتمد ما إذا كان المحور Z المحدد سيرجع-محرك الأقراص على السلك، والحمل، وكفاءة المسمار، وحالة التشحيم، وما إذا كان محرك المؤازرة يحافظ على عزم الدوران عند الثبات.

يعتبر الرصاص 5 مم قياسيًا لمحاور CNC Z. فهو يوفر دفعًا كافيًا من عزم الدوران المقدر للمحرك ويحافظ على قيمة Dm·N ضمن نطاق التشغيل بالسرعات المعنية. لكن الرصاص وحده لا يضمن عدم نزول المغزل عند انقطاع التيار الكهربائي.

غالبًا ما تكون فرامل المحرك أو الموازنة ضرورية.بالنسبة للمحاور العمودية CNC، يجب مراعاة فرامل المحرك أو الموازنة عندما يؤدي الهبوط غير المتحكم فيه إلى حدوث خطر على السلامة أو الأداة أو قطعة العمل. كمرجع عملي، يجب عادةً فحص مجموعات عمود الدوران للمحور Z التي يتراوح وزنها من 15 إلى 20 كجم أو أكثر للتأكد من متطلبات الفرامل أو الموازنة - ولكن الحد الفعلي يعتمد على الرصاص وكفاءة المسمار والاحتكاك وسلوك القيادة، ويجب تقييمه لكل تصميم بدلاً من تطبيقه كقاعدة ثابتة.

العمود القصير يعني الصلابة، وليس السرعة الحرجة.يبلغ طول العمود اللولبي للمحور AZ-عادةً 300-600 مم. عند هذا الطول، لا تكون السرعة الحرجة هي العامل المحدد حتى في الأقطار الصغيرة. يتم اختيار القطر من خلال سعة الحمولة، Ca، وانحراف العمود تحت وزن المغزل. يغطي عمود قطره 16 مم أو 20 مم معظم محاور Z لجهاز التوجيه CNC؛ قد تحتاج مراكز المعالجة ذات المغزل الأثقل إلى 25 مم.

الجوز المزدوج لتصنيع الآلات الدقيقة.في مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي حيث يتحكم المحور Z في عمق القطع، يؤثر رد الفعل العكسي في المحور Z بشكل مباشر على تشطيب السطح ودقة الأبعاد. يساعد تصميم الجوز المزدوج -DFU على تقليل رد الفعل العكسي المحوري وتحسين الصلابة. في أجهزة التوجيه CNC حيث يكون التسامح في العمق هو ±0.1 مم، يكون محور SFU الفردي - Z القياسي كافيًا.

دليل خطي مدمج لقيود المساحة.عادةً ما يحتوي المحور Z على مساحة التثبيت الأكثر تقييدًا. يعد الدليل الخطي الضيق، مثل HDR15 أو HDR20 من سلسلة HD الخاصة بـ DLY، مع كتلتين أمرًا نموذجيًا. يجب أن يكون حجم الدليل مناسبًا لتحمل الوزن الإجمالي للمغزل بالإضافة إلى الحامل وأي أداة في المغزل، مع هامش تحميل ديناميكي مناسب.

أخطاء المواصفات الشائعة حسب المحور

ملخص مواصفات المحاور X وY وZ

تحديد مصادر البراغي الكروية والأدلة الخطية لمحاور CNC

بالنسبة لمصنعي ماكينات OEM CNC الذين يقومون بتوريد المكونات من حيث الحجم، فإن الاعتبار العملي بعد المواصفات هو الاتساق عبر الدفعات. يجب أن يفي المسمار الذي يتوافق مع دقة Ca والرصاص في الترتيب الأول بنفس المواصفات في الترتيب العاشر. يؤدي التباين بين الدُفعات - في قطر الكرة أو التحميل المسبق أو خطأ الرصاص - إلى إنتاج آلات تعمل بشكل مختلف على الرغم من استخدام نفس أرقام الأجزاء، مما يؤدي إلى مراقبة الجودة ومشاكل ما بعد البيع-.

تقوم شركة DLY بتصنيعSFU -جوز واحدوDFU -جوز مزدوجبراغي كروية بأقطار تتراوح من 12 مم إلى 80 مم، مع أسلاك توصيل من 4 مم إلى 20 مم، بدرجات دقة أرضية ملفوفة C7 وC5/C3. بالنسبة لتطبيقات المحور X ذات السرعة العالية- التي تتطلب أسلاكًا يزيد طولها عن 20 مم، فإنSFE سلسلة كبيرة من العملاء المحتملين-.يغطي الخيوط 25 مم، 32 مم، 40 مم، 50 مم، و64 مم. تتوفر الأدلة الخطية في سلسلة HD، من HDR15 إلى HDR65، لتطبيقات CNC العامة، وسلسلة ED، من EDR15 إلى EDR30، للتطبيقات-المنخفضة الحجم والسريعة-، وسلسلة بكرات RD، من RDR15 إلى RDR65، للحمل الثقيل ومتطلبات الصلابة العالية. جميع السلاسل متوفرة بدرجات قياسية وعالية الدقة وتدعم الطلبات المجمعة مع تأكيد المهلة الزمنية في مرحلة الاستفسار.

تأكد من مواصفات محور CNC الخاص بك قبل الطلب

إذا كنت تحدد براغي كروية وأدلة خطية لتصميم جديد لآلة CNC، أو تستبدل مكونات على جهاز موجود، فيمكن لفريق DLY الهندسي مراجعة معلمات المحور الخاص بك والتأكد من مواصفات سلسلة اللولب والقطر والرصاص والتوجيه الصحيحة لكل محور.

يتم تأكيد تسعير الدفعة والمهلة الزمنية في نفس الوقت الذي يتم فيه تأكيد المواصفات الفنية.