Направляющие – важная деталь в устройстве фрезерного станка. Направляющие для ЧПУ 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
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 линейных направляющих
Линейные направляющие бывают двух видов:
- с циркуляцией шариков;
- с циркуляцией роликов.
Шариковые направляющие делают двух-, четырех- и шестирядные. Они миниатюрные, пригодные для использования в ограниченном монтажном пространстве. Линейные направляющие изготавливаются с разными приводами. Среди них чаще встречаются зубчатый ремень или привод ШВП (шариковые винтовые передачи).
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.
Основное функциональное назначение
Различные виды направляющих дверей-купе должны обеспечивать свободное закрывание–открывание раздвижных створок, вне зависимости — это створки межкомнатных или дверей полотен шкафов. Основой любой конструкции являются рельсы, по которым при помощи роликов горизонтально перемещаются створки.
К дополнительным аксессуарам относятся:
- роликовые подвески или опоры;
- уплотнители и заглушки профиля;
- фиксаторы;
- мелкая фурнитура;
- дополнительные устройства, наличие которых зависит от конкретного выбора роликов и направляющих.
- «SLIDER-Волховец»,
- «Фрамир»,
- «Herkules» или «Rollan».
Так и импортные, цена которых достаточно высока:
- «Raumplus»,
- «Francco»,
- «Archie»,
- «Hangroller».
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.
Игрек
Пошли дальше.
Поперечная балка, на которую будут устанавливаться рельсы оси Y, получается длиной 510 мм. В целях унификации сделаем ее из того же алюминиевого бокса 80х40х4 мм. Рельсы поставим прямо на торцы балки.
В большое прямоугольное отверстие на широкой грани профиля будет входить ось двигателя с насаженным на него зубчатым колесом. С противоположной стороны балки разместится каретка Z. Т.е. балка должна пройти как бы сквозь каретку Y. Для этого на шариковые блоки наденем две одинаковые детали, сделанные из отрезков стандартного алюминиевого швеллера 60х40х5 мм.
Проводку зубчатого ремня выполним точно так же, как и по оси Х, только устройства для крепления и натяжения ремня сделаем на уголках.
Ремень оказывается хорошо защищен от стружек и грязи. В нижней части профиля (внутри) будет размещена петля кабеля от двигателей Y и Z. Осталось поставить заглушки на торцы балки и все.
С лицевой стороны (со стороны каретки Z) балка не имеет отверстий, что очень хорошо, т.к. именно тут летит стружка. Как видите, балка с кареткой Y получилась очень простой.
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.
Самодельная настольная мини-пилорама
Пила ручная циркулярная — обязательный инструмент в домашней мастерской уважающего себя хозяина. Для успешной работы она должна иметь направляющую шину для циркулярной пилы. Немалое значение имеют пильные диски, от их толщины и размера зубчиков зависит качество и точность резки. Чем меньше зуб, тем чище будет поверхность, которая подвергается обработке.
Хорошо оборудованная мастерская имеет ручной электрический инструмент, у которого есть направляющая шина для дисковой пилы, своими руками сделанная и настроенная для успешной работы. А также специальное подключение для пылесоса и мешки или контейнеры для опилок. Это очень практичное решение, потому что при длительной распиловке не придётся каждую минуту останавливаться, чтобы убрать рабочее место. Такая пила выпускается компанией Bosch для профессионалов. Кроме того, она имеет возможность настройки угла отклонения от вертикали и глубины резки.
Правильный выбор инструмента
Перед покупкой стоит убедиться, что выбранный инструмент обеспечивает необходимую глубину резки вертикально и под углом. Дополнительным аспектом, который может облегчить нормальную работу, является длина кабеля. Если условия не благоприятствуют для использования удлинителя, следует выбрать пилу с длинным кабелем.
Предлагаемые пилы известных производителей оборудованы устройством для лёгкой замены дисков, что дополнительно упрощает работу. Это отличный электрический инструмент, который можно использовать при мелких ремонтных работах дома или в саду.
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.
Алгоритм изготовления прибора
Для начала необходимо измерить диаметр инструмента. Перед этим обязательно снимите гайку, которая удерживает сверло. Потом нанесите полученные данные на горлышко бутылки и вырезать окружность. Для безопасности и удобства можно также ошкурить края бутылки. Далее необходимо вставить в бутылку крышку до полного прилегания и приклеить при помощи клея. Этот прибор будет весьма примитивным и его конструкционные особенности не позволят сдвигать инструмент по вертикали. Зато он стоит очень дешево и очень прост в изготовлении.
Есть и способы посложнее. Для осуществления нам понадобиться гладкая деревянная доска, металлические стержни и пружины.
Первым делом также необходимо произвести измерения. Следующим этапом мы изготовим деревянные детали. Сделайте два закруглённых прямоугольника, и сделайте в них отверстия. Первое будет предназначено для самого инструмента.
А другие необходимо разместить в углах деревянного прямоугольника. В них мы ставим металлические стержни, они будут служить для перемещения дрели по вертикали. На стержни надеваем пружины и фиксируем механизм при помощи клея.
Данный прибор уже более функционален, ведь он позволяет смещать инструмент по вертикали.
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.
Полированные валы
Характеризуются ценовой доступностью и легкостью монтажа, что снижает затраты на ремонт. Не рекомендуются к применению как направляющие для перемещаемых столов, расход которых превышает 1 м, поскольку крепление к станине в двух точках приводит к провисанию под нагрузками. В то же время, пригодны для перемещения шпинделя по оси Z, при условии, что шпиндель не нагружается (гравировка, раскрой тонкого листового металла, резьба по дереву и т.д.) и уравновешивается противовесом.
Недостатки:
- при использовании подшипников качения давление со стороны шарика прикладывается в одной точке, со временем в этой точке продавливается канавка;
- повышенная чувствительность к стружке и пыли;
- невозможность подгонки подшипника к валу и создания преднатяга.
Тем не менее, эти минусы нивелируются низкой стоимостью и простотой замены вала, а проблема пыли и стружки в дерево- и камнеобрабатывающих мастерских решается установкой вытяжки с раструбом непосредственно в рабочей зоне.
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.
Процедура установки
Установка рельс (Hiwin и других брендов)
Перед установкой направляющей очистите опорную поверхность от заусенцев и пыли. Примечание. Поскольку направляющая покрыта антикоррозийным маслом, перед использованием направляющей удалите масло с базовой поверхности, протерев ее абсорбционным маслом. После удаления антикоррозийного масла базовая поверхность остается незащищенной от коррозии
Рекомендуется покрыть ее веретенным маслом низкой вязкости. Осторожно поместите рельс на опорную поверхность и временно закрепите его болтами так, чтобы рельс был слегка прижат (совместите метку на рельсе с боковой базовой поверхностью опорного элемента). Примечание. Чтобы установка рельсовых направляющих прошла правильно, на этом этапе направляющую нужно закрепить
Для крепления направляющей следует использовать чистые болты. При установке болтов в крепежные отверстия рельса проверьте, не смещены ли эти отверстия. Принудительное затягивание болта в смещенном отверстии может ухудшить точность направляющей.
Затяните фиксирующие винты крепления рельса по порядку с моментом, достаточным, чтобы рельс плотно прижался к боковой опорной поверхности Затяните установочные болты с указанным моментом затяжки при помощи динамометрического ключа(см. таблицу 1) Примечание. Для обеспечения стабильной точности при затяжке крепежных винтов рельса затягивайте их по порядку от середины к концам рельса.
Установите второй рельс аналогичным образом. Это завершает установку рельсов. Забейте заглушки в отверстия для болтов на верхней поверхности каждого рельса так, чтобы заглушки на одном уровне с верхней поверхностью рельса.
Установка кареток
Осторожно поместите стол на каретки и временно закрепите его установочными болтами. Прижмите каретки со стороны главного рельса к боковой базовой поверхности стола при помощи фиксирующих болтов и установите стол на место. Полностью затяните установочные болты на главной и вспомогательной стороне. На этом установка завершена
Примечание Для равномерного закрепления стола. затягивайте установочные болты по диагонали
Такой метод экономит время и обеспечивает прямолинейность рельса, а также позволяет избежать механообработки установочных штифтов, что значительно сокращает трудоемкость монтажа.
Пример установки направляющей, когда у главного рельса нет крепежных винтов
- Установка главного рельса После временной затяжки установочных болтов плотно прижмите рельc к боковой базовой поверхности в месте нахождения каждого установочного болта при помощи небольших тисков и затем полностью затяните каждый болт. Затяжка выполняется в порядке от одного конца рельса к другому.
- Установка вспомогательного рельса Для установки вспомогательного рельса параллельно с главным, который уже правильно смонтирован, мы рекомендуем воспользоваться описанными далее методиками. Использование линейки Установите линейки между двумя рельсами параллельно боковой базовой поверхности главного рельса при помощи индикаторной головки. Затем затяните установочные болты по порядку с сохранением прямоли-нейности вспомогательного рельса, используя индикаторную головку и линейку в качестве базы.
Использование параллельности граней стола Закрепите две каретки на главном рельсе при помощи стола(или временного измерительного стола), и временно закрепите рельс и каретку на вспомогательном рельсе при помощи стола. Поместите индикаторную головку на боковую поверхность каретки вспомогательного рельса. При этом держатель головки закрепляется сверху на столе. Затем затяните болты по порядку, соблюдая параллельность вспомогательного рельса за счет перемещения стола к концу рельса.
Установка вспомогательного рельса по главному Поместите стол на каретки правильно установленного главного рельса и временно закрепите вспомогательный рельс, затем полностью затяните установочные болты двух кареток на главном рельсе и одной из двух кареток—на вспомогательном. Полностью затяните болты на вспомогательном рельсе по порядку при временном закреплении второй каретки на вспомогательном рельсе
Использование кондуктора Использование приспособления, аналогичного показанному на рис. ниже для обеспечения параллельности базовой поверхности на вспомогательной стороне относительно боковой базовой поверхности на главной стороне выполняется с конца рельса по ходу движения в соответствии с шагом рельса. Одновременно болты полностью затягиваются в нужном порядке.
Готово!
Установка рельс HIWIN (или установка рельсовых направляющих другого бренда) завершена.
Защита от коррозии и смазка
Чтобы защитить направляющие от воздействия коррозии, их исполняют из нержавеющей стали. 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.
Подготовка оси
Подготовка оси — главный секрет. Ось должна быть подготовлена так, чтобы не повредить довольно нежный материал прослойки. Даже кожа легко может пострадать от малейшего заусенца на металлической оси. Ветошь протрется вообще моментально. Раньше в качестве осей телег использовались прочные круглые деревянные черенки. Дерево — неплохой материал для таких осей, так как его довольно легко отполировать, и он довольно мягкий, так что дополнительно полируется в самом подшипнике о кожаную прокладку.
