Механическая обработка любого материала подразумевает в первую очередь точность и продуктивность. Независимо от того, какого типа и предназначения станок, есть базовые элементы, параметрами которых пренебрегать нельзя. Базовой составляющей для металлорежущего, деревообрабатывающего или обрабатывающего устройства, предназначенного для пластика, есть направляющие, которые обеспечивают безошибочность и цикличность проведения обработки.
Какие бывают направляющие
Любой станок базируются на точности обработки, которую обеспечивают направляющие стержни. Своими руками приходится изготавливать рабочие узлы, но есть такие, которые самому никак не сделать, годятся только детали заводского изготовления.
К примеру, рабочий орган фрезерного станка изготовить едва ли получится, как и со сверлильным или . Поэтому приходится использовать готовые решения - дрели, приводы, граверы или электрические лобзики. С направляющими дело обстоит попроще, поскольку их характеристики и вид прямо зависит от предназначения агрегата.
Практически все они, применяемые в заводских и самодельных конструкциях бывают всего двух типов - скольжения и качения. По принципу подшипников, их метод работы понятен - одни основаны на скольжении, вторые используют в своей конструкции подшипники качения.
Для оборудования малой мощности и не требующих точности и производительности, используют принцип скольжения. В основном, такими деталями пользуются настольные сверлильные и токарные агрегаты, а также деревообрабатывающие. Есть еще подвиды, но рассмотрим те, которые проще всего изготовить своими руками из того, что есть в продаже.
Направляющие для ЧПУ станка
Обрабатывающие центры с ЧПУ для мелкосерийного и домашнего использования - дорогая штука и не каждый может позволить себе купить форматно-расточной или с ЧПУ, но выполнить своими руками сносное по качеству обработки и чистоте реза устройство, можно запросто. Рассмотрим несколько конструкций, но сначала посмотрим на детали заводского изготовления, чтобы понять основные принципы работы.
Все направляющие для программируемых станков бывают кругового движения или линейного типа, это зависит от траектории, по которой движется подвижный узел в координатах. Будем рассматривать только линейные, как самые востребованные у самодельщиков, да и особой нужды для применения круговых устройств нет.
Самый простой вариант для самодельных программируемых устройств любого типа - детали скольжения. В зависимости от требований к производительности их параметры меняются. В основном используют цилиндрические стержни, их предварительно шлифуют, по ним движутся бронзовые втулки. Суппорт выполняется и без втулок, но это, естественно, будет влиять и на ресурс стержней, и на аккуратность обработки заготовок.
В качестве стержней на плоскошлифовальном наждаке, сверлильном или простом токарном, может быть использована оцинкованная труба разного диаметра. Она хороша тем, что стоит дешево, легко поддается обработке и формированию, но есть также и существенные недостатки:
Тем не менее во многих маломощных устройствах они используются и если падает точность, труба просто заменяется новой. Более остроумно поступают при изготовлении маленького фрезера на базе устройств скольжения от старых матричных принтеров. Такой вариант показал себя на практике положительно и в них еще поработают не один год. Несколько таких конструкций мы представили на фото. Также есть еще один неплохой вариант, чтобы обойтись малой кровью при постройке программируемого оборудования.
Станки с ЧПУ из мебельных стержней
Прекрасный вариант, когда нужно добиться тщательности обработки, особенно в деревообрабатывающих станках для производства мебели небольшими партиями, в ленточно-шлифовальных, фрезерных на базе готового фрезера малой мощности. Мебельные детали стоят недорого, правда и ресурс у них меньше, чем у аналогичных элементов скольжения от принтеров или печатных машинок.
Пример использования мебельных стержней на форматно-расточном показан на фото. Понятно, что размеры станины и подвижного стола корректируются в зависимости от назначения. Тем не менее, если использовать мебельные шарикового типа на сверлильном, сносу им не будет, поскольку нагрузка и частота у работы у фрезера или сверлильного значительно отличаются от нагрузок на форматно-раскроечном станке.
Выход есть всегда, а по приведенным примерам вполне возможно подобрать направляющие скольжения для своего станка с ЧПУ желаемых параметров. Удачи в работе!
Своими руками могут выполнить многие мастера, опыт работ в домашних условиях имеется у большинства практикующих специалистов.
Задумав домашнее производство мебели, необходимо соблюдать точность в конструкции. Поэтому многие мастера, осваивающее его нуждаются в качественном оборудовании. Специальный деревообрабатывающий механизм облегчит труд, позволит создавать качественную, продукцию в короткий срок.
Чтобы изделия отличались высокой точностью, но соответствовали современным характеристикам, применяются модели ЧПУ.
Числовое программное управление дает такую возможность, но покупать его под силу не каждому предпринимателю. Именно по этой причине появляется потребность изготовить самодельный агрегат, для устройства которого применяются детали собственного производства.
Основными частями фрезерных станков, предназначенных для обработки того или иного материала, являются направляющие. Они представляют собой шариковые или роликовые подшипники качения, назначением которых является перемещение каретки. Их цель – ускорение, упрощение и придание точности производству.
Виды направляющих
Точность станка – это задача направляющих стержней. Они делятся на два вида:
- скольжения;
- качения – предполагают использование подшипников.
Первый вид используется на станках небольшой мощности и не нуждающихся в большой продуктивности. К ним относятся деревообрабатывающие, и настольные аппараты.
Самодельные направляющие для ЧПУ станка изготавливаются линейного тапа, они могут быть роликовыми или шариковыми. Независимо от вида должны обладать следующими характеристиками:
- сохранением заданных параметров;
- плавным перемещением;
- эффективностью;
- низким трением.
В качестве деталей для скольжения втулок в большинстве случаев используются стержни цилиндрической формы, их необходимо отшлифовать. Некоторые мастера советуют изготовить механизм и без втулок, но из-за этой манипуляции будет снижена аккуратность изделий, а стержни будут иметь меньший срок эксплуатации.
Варианты самодельных направляющих
Направляющий механизм для ЧПУ часто бывает основан на использовании хромированной металлической трубы.
Направляющий механизм возможно сделать из хромированной металлической трубы
Она имеет небольшую стоимость, ее легко обрабатывать, меняя форму. Кроме того, есть и ряд недостатков:
- Защитный верхний слой стирается очень быстро, затем металл изнашивается быстрее.
- При высокой нагрузке на трубу, она не дает необходимой прочности.
Такое решение является дешевым для специалиста, но хватит работы такого станка лишь на несколько десятков часов. Это связано с минусами оцинкованных или хромированных труб, которые сами сделаны из мягкого металла, подверженного быстрому износу при нагрузке. Фрезер в совместном использовании с такими направляющими значительно сократит их срок службы.
Кроме этих способов, следует применять в качестве движущих частей устройства фрезера с небольшой мощностью. Они придают изготавливаемым деталям точную тщательную обработку, чаще их используют на . Они имеют низкую цену и маленький срок выработки.
Самодельные направляющие: инструкция
Самодельные направляющие для в ЧПУ собственного изготовления могут быть нескольких вариантов.
Первый вариант выполнения – простой, вовремя выполнения агрегата по такому алгоритму необходимо собрать конструкцию, состоящую из таких деталей:
- Подшипников – принимают силу мотора, оказываемую противодействию.
- Металлического уголка – выступает в роли каретки.
- Болтов и гаек – размер должен соответствовать внутреннему диаметру подшипника.
Инструкция по изготовлению:
- для начала измеряем необходимую длину металлического уголка, убрать лишнее;
- просверлить симметрично с двух сторон, отверстия необходимого диаметра;
- при помощи гаек и болтов закрепить подшипники.
Конструкция направляющих готова, она не требует массы усилий и довольно понятна для неопытного мастера.
Направляющие из мебельных стержней используются при изготовлении мебели на заказ, чтобы добиться точности, подойдет готовая фрезерная база из мебельных деталей. С применением в конструкции отшлифованных цилиндрических стержней.
В этом случае необходимо сделать отверстия, равные по диаметру их ширине, прямо в суппорте, они обязательно обязаны быть параллельны друг другу.
Используя старые печатные машинки «Янтарь», легко изготовить направляющие для ЧПУ своими руками. Их особенность в том, что движущие части там выполнены в форме уголка. Понадобятся такие детали:
- подвижная часть;
- сепаратор – пластина, в которую вмонтированы шарики;
- рельсы;
- металлическая пластина;
- уголки, длина которых равна рельсу.
Соединяем все части необходимым образом и получаем готовый результат.
Для маленького домашнего станка ЧПУ в качестве направляющих следует взять автомобильные стойки.
Автомобильные стойки подойдут для маленького станка ЧПУ
Их используют в отечественных автомобилях, поэтому достать их не составит труда. Используются штоки от стоек, они обладают прочностью и сделаны из качественного металла.
Поэтому проявив смекалку и фантазию, у мастера возможности становятся безграничны. Немного подумав, несложно собрать станок ЧПУ своими руками из подручных деталей, находящихся в доступе и не используемых по назначению. Это сократит затраты на домашнее производство и повысит его продуктивность и качественность.
Здравствуйте Господа 3dшники!
Прошу не судить меня строго за мой первый пост, так как последние мои рукописи - это письма домой из армии,так что писатель из меня никакой.
Что сподвигло на написание? Да просто хотел озвучить свои мысли вслух, посоветоваться и посовещаться.
Может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Как и многих здесь присутствующих, путь 3d_printа для меня начался с Rep-Strap.
Сколхозил худо-бедный принтер и ваяю.. для себя, для друзей, некоторые вещи даже покупали.
Ну да ладно.... не об этом.
Во общем проблема как и у многих с линейными подшипниками и направляющими.
Направляющих..... ПОЛНО. Работаю ИТ-специалистом, так что струйников через меня прошло "немало".
Жаль только, что диаметр у всех разный и нестандартный: 9.5мм, 10.5мм и тд... 8мм-осей попалось штук 6-8.
Купил направляющие из нержавейки диаметрами 8мм, 10мм, 12мм. и соответственные ЛП.
Вроде как то все работает, только то люфты, то борозды на осях образуются....
Раньше каретки катались на капролоновых втулках, которые иногда подклинивали...
Соглашусь, что кое-где виной было моё рукожопство, и вообще первый блин комом).
Сейчас проектирую H-Bot и голова греется... какие взять направляющие.... чтобы не борозд, не люфтов, не клинов.
А также чтобы сейчас, и безвозмездно, (те ДАДОМ)(с)Сова), и чтоб печаталось быстро, качественно, красиво!)
Оси и ЛП.... - нахлебался...
Оси и капролоновые втулки... - знакомый токарь уехал из города
Рельсы... - по отзывам, смотря на какого продавана напорешься.
Каретки на подшипниках качения...-получилось громоздко, гремит, грохочет, опять же мое рукожопство.
Пробовал печатать втулки из тримерной лески - межслойное сцепление слабое, и вообще так и не научился печатать леской.
Видел, продается для печати хороший нейлон, но думаю пока рано на таком принтере браться за "Виллиама, нашего Шекспира" (с).
О втулках из ABS мнения тоже расходятся.
......................................................
Вчера уснуть не мог, нашел на Yuotube видео где один парень показывал.... короче вот видео: Повторюсь: может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Но оно мне понравилось и я решил с ним поэкспериментировать.
В видео парень использовал тефлоновые трубки.
Моя мысль была проще - совместить ABS и Neylon в "линейном подшипнике-втулке".
Из ABS напечатать обойму, а шариками-роликами там будут кусочки триммерной лески.
На пальцах не объясню, покажу во FreeCade.
Мысль первая:
И тут Остапа понесло. А если во так:
Мысль вторая:
или вот так:
Вообщем фантазировать можно много.
Сегодня пятница, а принтер на работе. Вот что сегодня успел воплотить:
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.
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.
Виды преднатяга:
- 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 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.
В данной статье будут рассмотрены виды направляющих для станка с ЧПУ, их основные особенности и преимущества.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОЛИРОВАННЫЕ ВАЛЫ
Самый распространенный и бюджетный вид направляющих. Отличается низкой стоимостью, легкостью обработки и установки.
Изготавливаются из высоколегированных сталей, как правило - конструкционных подшипниковых , и проходят индукционную закалку поверхности с последующей шлифовкой.
Это обеспечивает продолжительное время работы и сопутствует меньшему износу вала.
Шлифованные валы имеют идеальную поверхность и обеспечивают движение с очень маленьким трением.
Валы крепятся только в 2 точках на концах, и поэтому монтаж их не представляет особой сложности.
Однако многие недобросовестные производители часто делают валы из дешевых и мягких сортов высокоуглеродистых сталей, пользуясь тем, что покупатель не всегда обладает средствами для проверки вида материала и его твердости.
К недостаткам полированных валов относятся:
1. Отсутствие крепления к станине.
Вал крепится в двух точках на концах - это облегчает монтаж направляющих, однако приводит к тому, что направляющие устанавливаются независимо от рабочей поверхности стола. В то же время в портальных станках крайне желательно ставить направляющие в жесткой связи со столом. Такая связь снижает погрешности обработки, если рабочий стол подвергался искривлению, «повело винтом» - направляющие, повторяя изгибы стола, нивелируют часть погрешности.
Крепление вала
2. Провисание на большой длине.
На практике из-за провисания валы используют длиной не более 1 метра. Кроме того, важно отношение диаметра вала к его длине - для получения приемлемых результатов его значение должно быть не менее 0.05, желательно в пределах 0.06-0.1. Более точные данные можно получить, произведя моделирование нагрузки на вал в пакетах САПР.
Виды линейных подшипников на вал:
1. Шариковые втулки
Линейные подшипники качения имеют большие люфты по сравнению с каретками рельсовых направляющих и меньшие нагрузочные характеристики.
Помимо этого для защиты от поворота каретки необходимо использовать как минимум два направляющих вала на одну ось. Недостатки линейных подшипников качения:
- Низкая грузоподъемность.
- Cледствие предыдущего пункта, а также конструктивного строения линейных подшипников.
- Недолговечность.
- Каждый шарик линейного подшипника касается вала в одной точке, что создает очень высокое давление. Со временем шарики могут прокатать канавку на валу, после чего вал подлежит замене.
Шариковые втулки
- Люфт
- Бюджетные линейные подшипники многими производителями изготавливаются зачастую с весьма существенным люфтом.
- Достаточно чувствительны к пыли и стружке на валу
2. Линейные подшипники скольжения
Втулки скольжения используют трение скольжения и изготавливаются из бронзы, латуни, капролона и иных материалов.
При должном соблюдении допусков бронзовый подшипник скольжения не уступает подшипнику качения в точности и грузоподъемности, и при этом легче переносит пыль и стружку. Однако необходимо быть уверенным, что вы всегда сможете достать материал для подшипника и обработать его как нужно.
Кроме того, периодически, по мере износа подшипник скольжения приходится подгонять для устранения зазоров. В большинстве случаев шариковая втулка предпочтительней для начинающих, по причине их высокой доступности и взаимозаменяемости.
ШЛИЦЕВЫЕ ВАЛЫ (BALL SPLINE)
Шлицевые валы имеют специальные дорожки качения для шариков втулки. Они более износостойкие и жесткие, чем обычные валы, а также могут воспринимать крутильные усилия с втулки.
Сочетая в себе преимущества монтажа валов, износостойкость профильных рельсов с возможностью создания натяга, шлицевые валы находят применение там, где требуется монтаж направляющих исключительно на концах.
Однако, из-за их существенно более высокой стоимости (по сравнению с полированными валами) они редко применяются в строении обычных станков.
ВАЛЫ НА ОПОРЕ
Профильные рельсы сложны и дороги в производстве, поэтому производителей рельсов меньше, чем производителей валов. Они, как правило, дорожат своей репутацией, потому качество профильных рельсов гораздо стабильней.
РОЛИКОВЫЕ ПРОФИЛЬНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ
Роликовые рельсы являются подвидом профильных направляющих, у которых дорожки качения - плоские, а вместо шариков в опорных модулях использованы ролики.
Это позволило увеличить жесткость направляющей, грузоподъемность и долговечность.
Роликовые направляющие используются в высоконагруженных металлообрабатывающих станках с ЧПУ, предназначенных для фрезеровки черных металлов, стали, камня.
Вряд ли Вы ищете именно такие направляющие, иначе Вы бы не читали данную статью.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ "ЛАСТОЧКИН ХВОСТ"
И ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ
Этот вид направляющих применяется там, где нужна очень высокая жесткость, например, в промышленных металлообрабатывающих станках. - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, необходимость в периодической подгонке, низкая цена, малая доступность готовых изделий на рынке. Вал провисает при большой длине.
Роликовая профильная направляющая
- Вал и шариковая втулка - низкая жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Вал провисает при большой длине. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
- Вал на опоре и шариковая втулка - средняя жесткость и грузоподъемность, ограниченная точность, средняя стоимость. Рельс повторяет деформации станины, нивелируя погрешность. Используются в хоббийных станках и станках среднего класса.
- Профильные направляющие - высокая жесткость, точность, износостойкость, высокая грузоподъемность, не требуется регулировка, высокая стоимость. Немаловажный фактор - сложность монтажа профильных направляющих и необходимость соответствующей подготовки монтажных поверхностей. Используются в станках среднего и промышленного класса.
Если Вы все прочитали, но ситуация не стала яснее, в заключение несколько конкретных рекомендаций:
- Если на станке планируется фрезеровать металлы или камень - альтернативы профильным рельсам нет.
- Если ваш станок будет иметь рабочее поле больше, чем 0,7 кв. м, лучше всего также применить профильные направляющие.
- Если ваш станок имеет рабочее поле меньше, чем формат А4, планируется обрабатывать мягкие материалы - подойдут валы диаметром 16–25 мм.
- Если Вы все еще затрудняетесь с выбором, обратитесь за консультацией к нашим специалистам.
