สไลด์เชิงเส้นบอลสกรูสำหรับเครื่องมือเครื่อง CNC: ข้อกำหนดของแกน X, Y และ Z แตกต่างกันอย่างไร

เมื่อผู้สร้างเครื่องจักร CNC จัดหาบอลสกรูและลิเนียร์ไกด์สำหรับเครื่องจักรใหม่ วิธีการเริ่มต้นคือการใช้ข้อกำหนดเดียวกันนี้กับแกนทั้งหมด - เส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน ลีดเดียวกัน และน็อตประเภทเดียวกัน ช่วยให้การจัดซื้อง่ายขึ้น ลดจำนวนหมายเลขชิ้นส่วนในการจัดการ และให้ความรู้สึกอนุรักษ์นิยม

ในทางปฏิบัติมักเป็นแนวทางที่ผิด

แกน X, Y และ Z ของเครื่อง CNC ทำงานภายใต้สภาวะพื้นฐานที่แตกต่างกัน แกน X ครอบคลุมช่วงชักที่ยาวที่สุดด้วยความเร็วสูงสุด แกน Y จะรับน้ำหนักรวมของชุดสปินเดิลและเคลื่อนที่ภายใต้แรงตัดขวาง-อย่างต่อเนื่อง แกน Z ทำงานในแนวตั้งต้านแรงโน้มถ่วง ต้องคงตำแหน่งไว้เมื่อมีการตัดไฟ และต้องใช้สกรูที่สั้นและแข็งกว่าแกนแนวนอน การใช้ข้อกำหนดบอลสกรูเดียวกันสำหรับทั้งสามแกนหมายความว่าเกิน-การระบุแกนสองแกนเพื่อป้องกันแกนที่สาม หรือต่ำกว่า-การระบุแกนที่มีความต้องการมากที่สุดเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับแกนอื่นๆ

บทความนี้ครอบคลุมถึงสิ่งที่แต่ละแกนต้องการจริงๆ จากสไลด์เชิงเส้นแบบบอลสกรู วิธีจับคู่ชุดสกรูและนำไปสู่เงื่อนไขแต่ละชุด และจุดที่ผู้สร้างเครื่องจักร OEM มักเข้าใจผิดเกี่ยวกับข้อมูลจำเพาะ

เหตุใดแกน CNC แต่ละแกนจึงมีข้อกำหนดบอลสกรูที่แตกต่างกัน

สไลด์เชิงเส้นบอลสกรูไม่ได้เป็นเพียงกลไกขับเคลื่อนเท่านั้น เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญที่ส่งผลต่อความแม่นยำของตำแหน่งแกน ความเร็วที่สามารถเคลื่อนที่ได้ ปริมาณแรงขับที่สามารถสร้างได้ และอายุการใช้งานภายใต้รอบการทำงานของเครื่องจักร พารามิเตอร์แต่ละตัวเหล่านี้ถูกกำหนดโดยรูปทรงของแกนและเงื่อนไขการโหลด - ไม่ใช่โดยข้อกำหนดสากลเดียว

ปัจจัยสามประการที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างแกน CNC และขับเคลื่อนข้อกำหนดบอลสกรูโดยตรง:

แกน X: ช่วงชักยาว, ความเร็วสูง, ประสิทธิภาพการเคลื่อนที่สูงสุด

บนเราเตอร์ CNC เครื่องโครงสำหรับตั้งสิ่งของ และแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ส่วนใหญ่ แกน X จะเป็นแกนหมุนหลัก - ซึ่งเป็นแกนที่รับผิดชอบในการครอบคลุมความกว้างการทำงานทั้งหมดของเครื่องจักรในการเคลื่อนที่ในแนวขวางอย่างรวดเร็วระหว่างการตัด โดยทั่วไปจะมีระยะชักที่ยาวที่สุด วิ่งด้วยความเร็วสูงสุด และทำงานที่ภาระที่ค่อนข้างเบาในระหว่างการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว

สิ่งที่แกน X ต้องการจากสไลด์เชิงเส้นตรงแบบบอลสกรู

ความเร็วก่อนความเร็วในการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของแกน X จะกำหนดเส้นนำขั้นต่ำ สำหรับเซอร์โวมอเตอร์ที่ทำงานที่ 3,000 RPM เส้นลวดที่ต้องการเพื่อให้ได้ 30 ม./นาที หรือ 500 มม./วินาที คือ: 500 มม./วินาที × 60 ÷ 3,000 RPM=10มม. เพื่อให้ได้ความเร็ว 60 ม./นาทีบนมอเตอร์ตัวเดียวกัน จำเป็นต้องใช้ตะกั่วขนาด 20 มม. แกน X เราเตอร์ CNC ส่วนใหญ่จะมีลีดระหว่าง 10 มม. ถึง 20 มม. ขึ้นอยู่กับขนาดเครื่องและข้อกำหนดความเร็ว เมื่อข้อกำหนดด้านความเร็วเกินกว่าที่ลีด SFU ขนาด 20 มม. สามารถส่งได้ที่ RPM สูงสุดของมอเตอร์ ชุดลีดขนาดใหญ่ SFE - ที่มีลีดขนาด 25 มม. 32 มม. 40 มม. และสูงกว่า - ถือเป็นขั้นตอนที่ถูกต้อง

เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาสำหรับความเร็ววิกฤตบนแกน X ระยะชัก 2,000 มม. เพลาสกรูที่ไม่ได้รับการสนับสนุนอาจมีความยาวถึง 2,200–2,400 มม. ระหว่างแบริ่งรองรับ ที่ความยาวนี้ เพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มม. อาจถูกจำกัดด้วยความเร็ววิกฤตก่อนที่จะถึง RPM การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วที่ต้องการ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าการรองรับ ปัจจัยด้านความปลอดภัย และโครงสร้างของสกรู ในแกน CNC - ช่วงชักยาวจำนวนมาก สกรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 มม. หรือ 40 มม. จะถูกเลือกเป็นหลักเพื่อรักษาความเร็ววิกฤติให้สูงกว่าช่วงการทำงาน - ไม่ใช่เพราะว่าต้องการโหลด

Rolled C7 มักจะเป็นเกรดความแม่นยำที่ถูกต้องสำหรับเราเตอร์งานไม้และเครื่องจักรผลิตทั่วไป บอลสกรู C7 แบบม้วนมักจะเพียงพอเมื่อความแม่นยำของตำแหน่งที่ต้องการอยู่ในระดับปานกลาง ความแม่นยำของเครื่องจักรขั้นสุดท้ายยังขึ้นอยู่กับการติดตั้ง ฟันเฟือง การขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความแข็งแกร่งของไกด์ และการชดเชยการควบคุม - เกรดของสกรูเป็นปัจจัยหนึ่งในหลายปัจจัย

แกน Y: ช่วงชักปานกลาง, การโหลดแบบรวม, ความแข็งแกร่งของโครงสร้าง

ในเราเตอร์ CNC และเครื่องจักรแบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของ-หลายเครื่อง แกน Y จะบรรทุกมอเตอร์สปินเดิล ชุดประกอบแกน Z- และมักจะเป็นคานขวางหรืออานโครงสำหรับตั้งสิ่งของ มันจะเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับแกน X โดยทั่วไปที่ความเร็วต่ำกว่า X แต่อยู่ภายใต้ภาระที่สูงกว่าอย่างมาก - เนื่องจากมวลของทุกสิ่งที่ติดตั้งบนแคร่ Y จะเพิ่มแรงตามแนวแกนที่ต้องการในระหว่างการเร่งความเร็วและการชะลอตัว

สิ่งที่แกน Y ต้องการจากสไลด์เชิงเส้นตรงแบบบอลสกรู

ความต้องการแรงผลักดันที่สูงกว่า X.หากชุดแกน Z- และแกนหมุนรวมกันมีน้ำหนัก 80 กก. และเครื่องเร่งความเร็วที่ 0.3 กรัม แกน Y จะต้องสร้างแรงขับ 80 × 9.8 × 0.3=235N เพื่อการเร่งความเร็ว - เท่านั้น ก่อนที่จะเพิ่มแรงตัดใดๆ เข้าไป บอลสกรูควรมีขนาดสำหรับภาระในแนวแกนที่เท่ากัน รวมถึงแรงเร่งความเร็วและแรงตัดของส่วนประกอบในทิศทางของสกรู โดยมีระยะขอบด้านความปลอดภัย Ca ที่เพียงพอ

การจัดการโหลดช่วงเวลาเมื่อสปินเดิลตัดที่จุดเยื้องจากเส้นกึ่งกลางแกน Y แรงปฏิกิริยาจะสร้างโมเมนต์โหลดบนแคร่ Y โมเมนต์นี้ถูกลำเลียงโดยลิเนียร์ไกด์ ไม่ใช่บอลสกรู โหลดโมเมนต์จากแรงตัดออฟเซ็ตควรคำนวณแยกกันสำหรับลิเนียร์ไกด์และบล็อกแคร่ - ข้อกำหนดของไกด์ รวมถึงความกว้างของราง จำนวนบล็อก และคลาสพรีโหลด จะต้องจับคู่กับโมเมนต์สูงสุดที่รูปทรงของแกน Y สามารถสร้างได้ ภายใต้-การระบุตัวกั้นแกน Y- ในขณะที่การระบุบอลสกรูอย่างถูกต้องถือเป็นข้อผิดพลาดในการออกแบบทั่วไปที่ทำให้เกิดการสึกหรอก่อนกำหนดและการสูญเสียความแม่นยำ

ลูกรอกปานกลางเพื่อความเร็วและแรงขับที่สมดุลแกน Y ไม่จำเป็นต้องมีส่วนตะกั่วขนาดใหญ่ของแกน X เนื่องจากครอบคลุมช่วงชักที่สั้นกว่าด้วยความเร็วที่รวดเร็วต่ำกว่า เส้นลวดขนาด 10 มม. ให้ความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความเร็วและแรงขับสำหรับเราเตอร์ CNC และแกน Y ของแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ส่วนใหญ่ สำหรับเครื่องจักรงานหนัก-ที่เคลื่อนย้ายอานที่มีน้ำหนักมากกว่า 200 กก. อาจจำเป็นต้องใช้ตะกั่ว 5 มม. พร้อมสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเพื่อให้แรงขับที่เพียงพอที่แรงบิดพิกัดของมอเตอร์

แกน Z: ช่วงชักสั้น โหลดในแนวตั้ง ความเสี่ยงในการขับถอยหลัง-

แกน Z เป็นแกนที่มีความโดดเด่นทางกลไกมากที่สุดในบรรดาแกนทั้งสาม โดยจะเคลื่อนที่ในแนวตั้ง รับน้ำหนักลงอย่างต่อเนื่อง น้ำหนักของสปินเดิลจะทำงานในจังหวะสั้นๆ ตลอดเวลา และต้องคงตำแหน่งไว้ได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อเซอร์โวไดรฟ์-ไม่ได้รับพลังงาน ข้อกำหนดเหล่านี้ชี้ไปที่ข้อกำหนดจำเพาะของบอลสกรูที่ตรงกันข้ามกับแกน X ในเกือบทุกประการ

สิ่งที่แกน Z ต้องการจากสไลด์เชิงเส้นแบบบอลสกรู

เส้นเล็กสำหรับหลังส่วนล่าง-แนวโน้มการขับเคลื่อนและแรงขับที่สูงขึ้นเส้นลวดที่เล็กลงจะทำให้มอเตอร์ได้เปรียบเชิงกลมากขึ้น และลดแนวโน้มที่แกน Z จะถอยกลับ-ภายใต้น้ำหนักของสปินเดิล อย่างไรก็ตาม บอลสกรูไม่ควรถือเป็น-กลไกการล็อคตัวเอง - บอลสกรูมีประสิทธิภาพเชิงกลสูง ซึ่งหมายความว่าพวกมันเสี่ยงต่อการถูกขับถอยหลัง-มากกว่าลีดสกรูแบบเดิม แกน Z ที่กำหนดจะถอยกลับหรือไม่-ไดรฟ์นั้นขึ้นอยู่กับลีด โหลด ประสิทธิภาพของสกรู สภาวะการหล่อลื่น และเซอร์โวไดรฟ์จะรักษาแรงบิดยึดเมื่ออยู่กับที่หรือไม่

ตะกั่ว 5 มม. เป็นมาตรฐานสำหรับแกน CNC Z ให้แรงขับที่เพียงพอจากแรงบิดพิกัดของมอเตอร์ และรักษาค่า Dm·N ให้อยู่ภายในช่วงการทำงานที่ความเร็วที่เกี่ยวข้อง แต่ตะกั่วเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันว่าสปินเดิลจะไม่ลดระดับลงเมื่อไฟดับ

มักจำเป็นต้องเบรกมอเตอร์หรือการถ่วงดุลสำหรับแกน CNC แนวตั้ง ควรพิจารณาเบรกมอเตอร์หรือการถ่วงดุลเมื่อใดก็ตามที่การลงที่ไม่สามารถควบคุมได้อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เครื่องมือ หรือชิ้นงาน ตามการอ้างอิงในทางปฏิบัติ โดยปกติแล้วชุดประกอบสปินเดิลของแกน Z- ที่มีน้ำหนักประมาณ 15–20 กก. หรือสูงกว่าควรได้รับการตรวจสอบสำหรับข้อกำหนดด้านเบรกหรือการถ่วงดุล - แต่เกณฑ์ที่แท้จริงนั้นขึ้นอยู่กับลีด ประสิทธิภาพของสกรู แรงเสียดทาน และพฤติกรรมการขับเคลื่อน และควรได้รับการประเมินสำหรับการออกแบบแต่ละอย่าง แทนที่จะใช้เป็นกฎตายตัว

เพลาสั้นหมายถึงความแข็ง ไม่ใช่ความเร็ววิกฤตเพลาสกรูแกน AZ- โดยทั่วไปจะมีความยาว 300–600 มม. ที่ความยาวนี้ ความเร็ววิกฤติมักจะไม่ใช่ปัจจัยจำกัด แม้ว่าจะใช้กับเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กก็ตาม การเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการรับน้ำหนัก Ca และการโก่งตัวของเพลาภายใต้น้ำหนักของสปินเดิล เพลาเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 มม. หรือ 20 มม. ครอบคลุมแกน Z เราเตอร์ CNC ส่วนใหญ่ แมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ที่มีสปินเดิลที่หนักกว่าอาจต้องใช้ขนาด 25 มม.

น็อตคู่สำหรับการตัดเฉือนที่แม่นยำบนเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ CNC ที่แกน Z ควบคุมความลึกของการตัด ฟันเฟืองในแกน Z จะส่งผลโดยตรงต่อการตกแต่งพื้นผิวและความแม่นยำของมิติ การออกแบบน็อตคู่ของ DFU- ช่วยลดระยะฟันเฟืองในแนวแกนและปรับปรุงความแข็งแกร่ง สำหรับเราเตอร์ CNC ที่พิกัดความเผื่อความลึกอยู่ที่ ±0.1 มม. แกน Z น็อตเดี่ยว-มาตรฐานของ SFU ก็เพียงพอแล้ว

ลิเนียร์ไกด์ขนาดกะทัดรัดสำหรับพื้นที่จำกัดโดยทั่วไปแกน Z จะมีพื้นที่การติดตั้งที่จำกัดมากที่สุด เส้นนำเชิงเส้นแคบ เช่น HDR15 หรือ HDR20 จากซีรีส์ HD ของ DLY ที่มีสองบล็อกเป็นเรื่องปกติ รางนำจะต้องมีขนาดเพื่อรองรับน้ำหนักรวมของสปินเดิลบวกตัวเคลื่อนบวกกับเครื่องมือใดๆ ในสปินเดิล โดยมีระยะรับน้ำหนักแบบไดนามิกที่เพียงพอ

ข้อผิดพลาดข้อมูลจำเพาะทั่วไปตามแกน

สรุปข้อมูลจำเพาะแกน X, Y, Z

การจัดหาบอลสกรูและลิเนียร์ไกด์สำหรับแกน CNC

สำหรับผู้ผลิตเครื่องจักร CNC ของ OEM ที่จัดหาส่วนประกอบในปริมาณมาก ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติหลังจากข้อกำหนดคุณสมบัติคือความสม่ำเสมอในแต่ละชุด สกรูที่มีคุณสมบัติตรงตาม Ca และความแม่นยำของลีดในลำดับแรกจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเดียวกันในลำดับที่สิบ ความแปรผันระหว่างชุด - ในเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล พรีโหลด หรือข้อผิดพลาดของลีด - ทำให้เกิดเครื่องจักรที่ทำงานแตกต่างกันแม้จะใช้หมายเลขชิ้นส่วนเดียวกัน ซึ่งสร้างปัญหาในการควบคุมคุณภาพและหลังการขาย-

ดีแอลวาย ผู้ผลิตSFU น็อตตัวเดียว-และน็อตคู่-DFUบอลสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 12 มม. ถึง 80 มม. พร้อมลีดตั้งแต่ 4 มม. ถึง 20 มม. ในเกรดรีด C7 และเกรดความแม่นยำกราวด์ C5/C3 สำหรับการใช้งานแกน X ความเร็วสูง-ที่ต้องการลีดมากกว่า 20 มมSFE ซีรีส์นำขนาดใหญ่-ครอบคลุมสายขนาด 25 มม., 32 มม., 40 มม., 50 มม. และ 64 มม. รางนำเชิงเส้นมีจำหน่ายในซีรีส์ HD, HDR15 ถึง HDR65 สำหรับการใช้งาน CNC ทั่วไป, ซีรีส์ ED, EDR15 ถึง EDR30 สำหรับการใช้งาน-โปรไฟล์ต่ำและสูง-ความเร็วสูง และซีรีส์ลูกกลิ้ง RD, RDR15 ถึง RDR65 สำหรับข้อกำหนด-โหลดหนัก และ-ความแข็งแกร่งสูง ซีรีส์ทั้งหมดมีจำหน่ายในเกรดมาตรฐานและความแม่นยำสูง และรองรับคำสั่งซื้อเป็นชุดพร้อมการยืนยันเวลานำในขั้นตอนการสอบถาม

ยืนยันข้อกำหนดแกน CNC ของคุณก่อนสั่งซื้อ

หากคุณกำลังระบุบอลสกรูและลิเนียร์ไกด์สำหรับการออกแบบเครื่องจักร CNC ใหม่ หรือเปลี่ยนส่วนประกอบในเครื่องจักรที่มีอยู่ ทีมวิศวกรของ DLY สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์แกนของคุณและยืนยันชุดสกรู เส้นผ่านศูนย์กลาง ลีด และข้อกำหนดไกด์ที่ถูกต้องสำหรับแต่ละแกน

การกำหนดราคาเป็นชุดและระยะเวลารอคอยสินค้าได้รับการยืนยันพร้อมกับข้อกำหนดทางเทคนิค