什麼是機器導軌以及如何選擇它們？
導軌是機床最重要的部分，因為刀具運動的精度取決於它們。 從這篇文章中，您將了解 CNC 機床的圓形和直線導軌是什麼，哪些是更好的選擇 - 滾子、滾珠或其他鋁製導軌。
一般描述
工件和工具的任何相互運動都沿著導軌發生 - 一種導軌。機器的工作體或其中固定有工件的裝置沿著它們行走。 而且由於這些運動直接影響產品的質量，因此導軌必須滿足許多要求。
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剛性和硬度。 金屬加工時，會產生很大的切削力 - 100 kg 或更多。不可能讓機器的工作體“行走”超過規定的質量。因此，導軌採用合金鋼牌號——ШХ-15、95Х18，其次是熱處理，以及各種類型的陶瓷。
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低摩擦力。 在 CNC 機床上加工複雜零件時，刀具會急速移動。並且由於摩擦力的增加，其運動的準確性會丟失。
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耐磨性。 在簡單的木工機器模型中，導軌與床身一體鑄造，而在 CNC 機器中，導軌與床身機械連接。但在所有情況下，維修都是一項複雜而負責任的業務。
由於機器的類型和型號很多，因此它們的指南各不相同。
種類
任何機器的成型運動都是旋轉運動和直線運動。 他們需要適當的指導。
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圓工作台常用於迴轉工作台，從各個側面加工工件時。它們存在於銑削和 5 軸機床中。
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車床和多操作數控機床的動力頭和卡尺沿直線垂直和水平移動。
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專用機器設備需要傾斜。
製作指南越容易，它們就越便宜，但它們並不總是能提供所需的運動精度。 因此，必須正確選擇橫截面的形狀。
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長方形，與床同時澆鑄，最簡單。 通常在廉價的台式機中找到。
由於它們的承載面積大，它們可以很好地應對靜載荷，但具有很高的摩擦力。
它們在工作精度方面沒有區別，因為由於磨損，導軌和襯套之間會出現間隙。但是它們是可修復的，它們很容易研磨。
- 三角形或棱柱形，更準確地說，因為由於斜邊，沒有間隙。它們在機床行業被廣泛使用，但現在正逐漸被其他類型所取代。
- 拋光圓柱軸 - 簡單通用，易於安裝在機器上或更換。感應淬火和表面光潔度確保耐磨性和低摩擦性。但是有一個缺點 - 沿邊緣緊固會導致在自身重量或卡鉗質量下下垂。一點點，但已經導致產品錯誤。因此，這種導軌的長度不超過1m，軸的直徑與長度之比至少應為0.05，最好為0.06-0.1。
- 花鍵軸 更好地抵抗彎曲和扭曲。並且騎在軸上的套筒不能自行轉動，增加了整機的剛性。花鍵軸的缺點與拋光軸的缺點相同。還有一件事——花鍵軸很難正確安裝在機器上，所以很少見。
- 圓柱導軌 - 這些是普通的圓形導軌，但在整個長度上它們被焊接到棱柱形支架上。這增加了剛性。當機器加工大型工件時，這些導軌隨床身彎曲，因此刀具或工件的相對位置不會改變。這意味著精度提高了。而且這些鐵軌很便宜。
- “燕尾” 用於需要在交變和靜態負載下具有剛性和穩定性的重型機床。它們與床一體鑄造，因此磨損後很難修復。只有製造商或非常謹慎的手工工作人員才能沿整個長度磨削平面。但是這樣的鐵軌服務了很長時間。
- 鋼鋁型材 - 工作中最可靠的。由於滾珠或滾子沿其移動的凹槽，此類導軌可以很好地保持負載，不會移動，不會扭曲或彎曲。
但它們很昂貴，因為它們在製造過程中需要特別高質量的加工。而且它們也難以安裝在機器上，因為需要緊固件的高精度和對齊。
機器的質量不僅受導軌本身的影響，還受到它們的往復襯套的影響。 在機械工程中，它們被合併為一個術語——指南。而摩擦力、定位精度和影響運動的一切都取決於這對鞋的設計。因此，導軌是不同的：滑動、滾動和組合。
滾動導軌
在它們中，卡鉗套筒沿著軌道騎在滾珠或滾子上。套筒上製作了特殊的螺旋槽，因此，當滾珠到達邊緣時，它們會返回其原始位置。讓我想起了軸承。 這種解決方案有很多優點。
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良好的動態品質和低摩擦 – 卡尺可以快速加速和停止。這對於精確加工諸如切口和底切的小零件很重要。
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低散熱 – 導軌不會因熱效應而變形。這對於高精度（精密）設備尤其適用。
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它們易於維護 – 磨損時，更換滾珠就足夠了。它們比導軌軟，因此磨損更快。
但有一個缺點——阻尼能力低。這意味著切削過程中產生的振動總是傳遞到機床床身。這會降低處理的準確性並導致聯姻。例如，在粗加工操作中，如果餘量不均勻，就會發生振動。
滾動導軌的設計略有不同。 它們是滾子和球。
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滾子軸承比滾珠軸承承受更大的載荷。但是在滾輪末端發生的摩擦會降低動態質量。
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滾珠軸承更適合精密工作，但不能容忍增加的切削條件。
對於困難的條件，需要其他設計。
滑動導軌
其中，套筒沿潤滑層沿導軌滑動。 由於支撐面積大，能承受包括衝擊載荷在內的劇烈載荷，因此被廣泛用於初始加工方式。 但在這些導軌中，靜摩擦力遠高於運動摩擦力，因此，在低速時，節點不是均勻移動，而是跳躍。
為了彌補這一點，使用了各種技術解決方案。
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流體動力具有簡單可靠的設計。 油通過導軌和襯套之間的潤滑槽被吸入其中，從而分隔摩擦表面。這些凹槽沿著導軌的整個長度。這種導軌具有高剛性和良好的阻尼質量。缺點 - 它們僅在高速下才能正常工作，否則沒有流體動力效應。此外，在加速和減速期間，操作條件惡化。這種導軌廣泛用於刨床和旋轉機中。
- 靜液壓沒有這些缺點。 它們是在泵的壓力下潤滑的，因此表面上總是有一層厚度為10-50微米，有時甚至100微米的油膜。
但是它們有嚴重的缺點——它們需要用於油循環和過濾的設備，在操作過程中會發生加熱，並且需要特殊的裝置將卡鉗固定在所需的位置。此外，該系統難以維護。
靜壓導軌廣泛用於重型和獨特的高精度數控機床。它們是開放的和封閉的。開放式（無帶）設計更簡單，在穩定的操作條件和大質量的卡鉗下使用。封閉式的更能抵抗彎曲和傾翻，但需要仔細和昂貴的製造。
- 空氣靜力學使用空氣而不是油。 因此，它們具有低摩擦、高精度和耐用性。如果您卸下氣源，卡鉗將牢固鎖定，這與靜液壓裝置不同。但是它們的剛性和動力更差，並且由於空氣密度低而出現振動。並且必須定期清潔空氣通道。
這些導軌已在輕型機床中證明了自己。它們用於坐標測量機、PCB製造機和類似設備。
經常使用的設計結合了不同類型指南的積極品質。
結合
採用半流體或液體潤滑、混合滾動-滑動摩擦等解決方案。它們具有高剛性和平穩運行。但是它們的壽命很短。
無論設備多麼完美，都需要保護免受損壞和定期維護。
配件和消耗品
主要任務是確保摩擦部件之間只有油。 為此，指南受到特殊設備的保護。
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波紋橡膠保護不會產生冷卻液 （切削液）接觸金屬製品，可防止灰塵和小碎屑。但它無法應對尖銳的切屑或大型物體，例如，如果工件掉在床上。
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滾動保護更可靠。 當卡尺移動時，它會捲成一卷，另一方面，它會展開。因此，導軌總是用金屬膠帶覆蓋，儘管是薄壁的。
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伸縮式 - 最可靠的。 一個厚盒子在導軌的整個長度上展開並從四面八方覆蓋它們。
但請記住，保護越大，折疊它所需的努力就越多。而且摩擦力越大。因此，對於需要高動態質量的弱或精密機器，您不應選擇伸縮式選項。 但不建議節省保護。
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有時需要手動清潔導軌。為此，您需要一個刮刀。
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如果在操作過程中產生過多的碎屑，則建議將雨刮器固定在卡鉗上。
技術喜歡維護。
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抹布是清潔表面污垢和舊油的理想工具。
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表面潤滑油可保護零件免受腐蝕。此外，您需要定期用油沖洗導軌以清除氧化物。
但是，如果這些工具沒有幫助，您可以隨時購買新的指南。
選擇的特點
維修時，您可以簡單地購買相同的指南。並且您可以升級機器。 請記住幾件事。
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導軌安裝有預緊力。 它由滑架中滾珠或滾子的直徑調節。例如，對於沿 X 軸和 Y 軸的 CNC 車床，預緊力應為 0.08C。而對於Z軸，應該是0.13C。從而保證了整個結構的高剛性。
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導軌必須與整台機器的精度等級相對應。
確定產品類型。
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拋光軸適用於加工長度小於1m的軟質工件。
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要磨銳金屬或大型木製毛坯，您需要型材導軌。
最後，只在受信任的商店購買組件。
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