マシンガイドとは？

ガイドは工作機械の最も重要な部分であり、ツールの動きの精度はガイドに依存します。 この記事から、CNC マシンの円形およびリニア ガイドとは何か、ローラー、ボール、またはその他のアルミニウム ガイドのどれを選択するのが適切かを学習します。

ワークピースとツールの相互移動は、ガイド (一種のレール) に沿って行われます。機械の作業体またはワークピースが固定されたデバイスがそれらに沿って歩きます。 また、これらの動きは製品の品​​質に直接影響するため、ガイドは多くの要件を満たす必要があります。

• 剛性と硬さ。 金属加工では、100 kg 以上の大きな切削抵抗が発生します。機械の作業体が指定された品質以上に「歩く」ことは不可能です。したがって、ガイドは合金鋼グレード-ШХ-15、95Х18、その後の熱処理、およびさまざまなタイプのセラミックでできています。

• 低摩擦力。 CNC マシンで複雑な部品を加工する場合、ツールは急な動きや加速を伴います。また、摩擦が増えるため、動きの精度が失われます。

• 耐摩耗性。 木工機械の単純なモデルでは、ガイドはベッドと一体的に鋳造され、CNC 機械ではベッドに機械的に接続されています。しかし、どのような場合でも、修理は複雑で責任ある仕事です。

機械には多くの種類とモデルがあるため、それらのガイドは異なります。

どの機械の成形動作も、回転と直線運動です。 彼らには適切なガイドが必要です。

• 丸テーブルは、ワークを四方から処理する場合に回転テーブルで使用されることがよくあります。フライス盤や 5 軸加工機で使用されています。

• 旋盤およびマルチオペレーション CNC マシンのパワーヘッドとキャリパーは、垂直方向および水平方向に直線的に移動します。

• 特殊な機械設備には傾斜が必要です。

ガイドを作成するのが簡単になればなるほど、ガイドは安くなりますが、常に望ましい動きの精度が得られるとは限りません。 したがって、断面の形状を正しく選択する必要があります。

• 長方形、ベッドと同時にキャスト、最もシンプル。 安価なデスクトップ マシンでよく見られます。

摩耗により、レールとブッシングの間に遊びが生じるため、作業の高精度に違いはありません。しかし、それらは修理可能で、簡単に研磨できます。

• 三角形または角柱、より正確には、面取りされたエッジのおかげで隙間がないためです。それらは工作機械業界で広く使用されていましたが、現在は徐々に他のタイプに置き換えられています。

• 研磨された円筒シャフト - シンプルで一般的で、機械への取り付けや交換が簡単です。高周波焼入れと表面仕上げにより、耐摩耗性と低摩擦が保証されます。ただし、欠点があります。端に沿って固定すると、自重またはキャリパーの質量でたるみます。少しですが、すでに製品エラーにつながっています。したがって、このようなガイドは 1 m よりも長くは作成されず、シャフトの長さに対する直径の比率は少なくとも 0.05、好ましくは 0.06 ～ 0.1 である必要があります。

• スプラインシャフト 曲げやねじれに強くなります。また、シャフトに乗っているスリーブは自力で回ることができず、機械全体に剛性を与えています。スプライン シャフトの欠点は、研磨されたシャフトの欠点と同じです。そしてもう1つ-スプラインシャフトは機械に正しく取り付けるのが難しいため、まれです。

• 円筒レール - これらは通常の丸いガイドですが、全長に沿って角柱サポートに溶接されています。これにより剛性が増します。機械が大きなワークピースを処理している場合、これらのガイドはベッドとともに曲がるため、ツールまたはワークピースの相対位置は変化しません。これは、精度が上がることを意味します。そして、これらのレールは安価です。

• 「ダブテイル」 交互および静的荷重下での剛性と安定性を必要とする大型工作機械で使用されます。それらはベッドと一体鋳造されているため、摩耗すると修理が困難です。製造業者または手で作業する非常に目立たない人だけが、鉋を全長にわたって研磨することができます。しかし、そのようなレールは長い間機能します。

• スチール アルミニウム プロファイル - 仕事で最も信頼できる。ボールやローラーが動く溝のおかげで、そのようなガイドは荷重をしっかりと保持し、遊び、ねじれ、曲がりません。

マシンの品質は、レール自体だけでなく、相互ブッシングによっても影響を受けます。 機械工学では、それらはガイドという 1 つの用語にまとめられます。そして、摩擦、位置決め精度、および動きに影響を与えるすべては、このペアの設計に依存します.したがって、ガイドは異なります：スライド、ローリング、および組み合わせ。

それらの中で、キャリパースリーブはレールに沿ってボールまたはローラーに乗ります。スリーブには特別ならせん状の溝が作られています。これにより、ボールが端に到達すると元の位置に戻ります。ベアリングを思い出します。 このソリューションには多くの利点があります。

• 良好な動特性と低摩擦 – キャリパーは素早く加速したり停止したりできます。これは、カットアウトやアンダーカットなどの小さな部品を精密に加工するために重要です。

• 低熱放散 – 熱の影響でレールが変形しない。これは、高精度 (精密) 機器に特に適しています。

• 彼らは維持するのが簡単です – 摩耗した場合は、ボールを交換するだけで十分です。それらはガイドレールよりも柔らかいため、摩耗が早くなります。

ただし、減衰力が低いという欠点があります。これは、切断中に発生する振動が常に機械ベッドに伝達されることを意味します。これにより、処理の精度が低下し、結婚につながります。振動は、たとえば、荒加工で不均一な許容範囲で発生します。

ローリング ガイドの設計はわずかに異なります。 ローラーとボールです。

• ローラー ベアリングは、ボール ベアリングよりも大きな負荷に耐えます。しかし、ローラーの端で発生する摩擦により、動的特性が低下します。

• ボール ベアリングは精密作業に適していますが、切削条件の増加には耐えられません。

困難な条件では、他の設計が必要です。

それらの中で、スリーブは潤滑層に沿ってレールに沿ってスライドします。 支持面積が大きいため、衝撃荷重を含む厳しい荷重に耐えるため、初期処理モードで広く使用されています。 ただし、これらのガイドでは、静止摩擦力が運動摩擦力よりもはるかに大きいため、低速では節点が均一に移動せず、ジャンプします。

これを補うために、さまざまな技術的ソリューションが使用されています。

• 流体力学的には、シンプルで信頼性の高い設計があります。 オイルは、レールとブッシングの間の潤滑溝を通ってそれらに引き込まれ、摩擦面を分離します。これらの溝は、レールの全長に沿っています。このようなガイドは、高い剛性と優れた減衰特性を備えています。短所 - 高速でのみうまく機能し、それ以外の場合は流体力学的効果がありません。また、加減速時には運転条件が悪化します。このようなガイドは、平削り機や回転機で広く使用されています。

• これらの欠点がない静水圧。 それらはポンプからの圧力で潤滑されるため、表面には常に10〜50ミクロン、場合によっては100ミクロンの厚さの油膜があります。

しかし、それらには重大な欠点があります。オイルの循環とろ過のための機器が必要であり、動作中に加熱が発生し、キャリパーを目的の位置に固定するために特別な装置が必要です。さらに、このシステムは手入れが困難です。

静圧ガイドは、重量のある独特の高精度 CNC マシンで広く使用されています。それらは開いていて閉じています。オープンエンド (ストラップなし) は、設計がよりシンプルで、安定した動作条件とキャリパーの大きな質量の下で使用されます。閉じたものは曲がりや傾きに強くなりますが、慎重で高価な製造が必要です.

• エアロスタティックスはオイルの代わりに空気を使用します。 したがって、摩擦が少なく、精度が高く、耐久性があります。また、空気供給を取り外すと、油圧装置とは異なり、キャリパーがしっかりとロックされます。しかし、それらの剛性とダイナミクスは悪化し、空気密度が低いために振動が発生します。また、エアチャネルは定期的に清掃する必要があります。

これらのガイドは、軽量の工作機械で実証済みです。三次元測定機、PCB製造機などに使用されています。

半流体または液体潤滑、混合転がり滑り摩擦、およびその他のソリューションが使用されます。高い剛性とスムーズな作動を実現。しかし、彼らの寿命は短い。

主な作業は、摩擦部分の間に油だけがあることを確認することです。 これを行うために、ガイドは特別なデバイスによって保護されています。

• 波形ゴムの保護はクーラントを与えません （切削液）金属製品に付着し、ホコリや小さなゴミから守ります。ただし、工作物がベッドに落ちた場合など、鋭利な切りくずや大きな物体には対応できません。

• ロール保護の信頼性が向上しました。 キャリパーが動くとロールに巻き上げられ、逆に展開します。したがって、ガイドは薄肉ではありますが、常に金属テープで覆われています。

• テレスコピック - 最も信頼性が高い。 厚いボックスがガイドの全長にわたって展開され、すべての側面からカバーされます。

ただし、保護が大きくなるほど、折りたたむのに多くの労力がかかることに注意してください.そして、より多くの摩擦。したがって、高い動的品質を必要とする弱い機械や精密な機械には、テレスコピック オプションを使用しないでください。 ただし、保護を節約することはお勧めしません。

• ガイドは、手動でクリーニングする必要がある場合があります。これにはスクレーパーが必要です。

• また、操作中に破片が多すぎる場合は、ワイパーをキャリパーに固定することをお勧めします。

そしてテクノロジーはメンテナンスが大好きです。

• 雑巾は、汚れや古い油の表面をきれいにするのに理想的なツールです。

• また、表面潤滑油が部品を腐食から保護します。さらに、定期的にガイドをオイ​​ルでフラッシュして、ガイドから酸化物を取り除く必要があります。

しかし、これらの資金が役に立たない場合は、いつでも新しいガイドを購入できます。

修理するときは、同じガイドを購入するだけです。また、マシンをアップグレードできます。 いくつかのことを覚えておいてください。

• ガイドはプリロードで取り付けられています。 キャリッジのボールまたはローラーの直径によって調整されます。たとえば、X 軸と Y 軸に沿った CNC 旋盤の場合、プリロード力は 0.08C にする必要があります。 Z 軸の場合は 0.13C にする必要があります。これにより、構造全体の高い剛性が保証されます。

• ガイドは、機械全体の精度クラスに対応している必要があります。

製品タイプを決定します。

• 研磨されたシャフトは、長さが 1 m 未満の柔らかいワークの加工に適しています。

• 金属または大きな木製のブランクを研ぐには、プロファイル レールが必要です。

最後に、信頼できるストアでのみコンポーネントを購入してください。