Schroeven voor CNC-machine. Doe-het-zelf loopmoer voor CNC

Review van een specifiek product: een set kogelomloopspindels type SFU1605-1000 als elementen van CNC-machinetandwielen.
De recensie zal korte informatie over wat een kogelomloopspindel is en hoe u deze moet gebruiken

Toen ik zelf probeerde een amateur-CNC-machine (freesmachine) te berekenen en te bouwen, werd ik geconfronteerd met het feit dat we ofwel dure componenten voor de machines hebben, ofwel niet helemaal zijn wat we nodig hebben. Concreet was er een probleem met de aanschaf van een spindel of kogelomloopspindel als transmissie-elementen langs de assen van de machine.

Er zijn de volgende soorten tandwielen voor CNC:

1. riem gebruikt in combinatie met tandwielen, voornamelijk voor lasers, omdat de laser een lichte “kop” heeft
2. versnelling. Dit zijn rechte of spiraalvormige rekken en tandwielen om erlangs te bewegen
3. loodschroeven Er zijn T8-type (voornamelijk gebruikt in 3D-printers en andere kleine machines), TRR-type, bijvoorbeeld TRR12-3 met een POM-moer (plastic).
4. kogelomloopspindels- dit is een schroef en een moer ervoor. De moer heeft speciale lagers die langs een kanaal in de moer bewegen.

In de regel worden ze gekozen rekening houdend met de belasting (gewicht van het bewegende portaal/as) en de invloed van speling. Bij kogelomloopspindels is er minder speling door lagers; ze worden als nauwkeuriger en beter beschouwd, maar zijn tegelijkertijd vrij duur voor zelfgemaakte producten.

Citaat uit Wiki:

Een spiraalvormig tandwiel is een mechanische transmissie die rotatiebeweging omzet in lineaire beweging, of omgekeerd. Over het algemeen bestaat het uit een schroef en een moer.... een van de hoofdtypen: kogelomloopspindel (kogelomloopspindel).

Kogelomloopspindel(hierna kogelomloopspindel genoemd) is een betrouwbaarder analoog van een spindel, maar in plaats van een koperen moer (of een plastic moer zoals voor schroeven van het type TRR-12-3, zoals ik had bij mijn oude project) is er een speciale moer met kogels die in de kogelomloopspindel grijpen, selecteren alle speling en verminderen tegelijkertijd de wrijving. Voor zelf-montage Een CNC-machine of 3D-printer voor een kogelomloopspindel heeft een kogelomloopspindel nodig, een moer ervoor, een koppeling voor bevestiging aan de motor en ophanglagers.

Hier een kleine render van internet. Je kunt duidelijk zien hoe de kogels langs de schroef verdeeld zijn. Net als bij T8 heeft de kogelomloopspindel meerstartdraden.

Voor de CNC-machine waren twee sets kogelomloopspindels van 1000 mm nodig voor de Y-as en 600 mm voor de X-as.
Ik heb de kogelomloopspindel per koerier ontvangen. Gezien het gewicht van het pakket (ongeveer 8 kg) is dit geen dure optie.

De verpakking is een lange, smalle doos, in de kartonnen verpakking bevindt zich een verpakking van het type synthetische zak, een zeer duurzaam materiaal. Pak voorzichtig uit. Binnenin zit de bekende noppenfolie, dat wil zeggen een noppenfolie die het product beschermt tegen mechanische invloeden.

Wij verwijderen de film. Het pakket bevatte drie sets kogelomloopspindels: schroef + moer, verschillende maten. Twee sets zijn ontworpen om het machineportaal langs de Y-as te verplaatsen, de derde korte set is voor de X-as.

Alle kits zijn verpakt in een remmende groene film, die voorkomt dat er vocht binnendringt. Bovendien zit er een behoorlijke hoeveelheid smeermiddel op het oppervlak van het product.

Bij deze kit heb ik extra betaald voor het afwerken van één kit op 600 mm (zo kwam het goedkoper uit). Ik heb het uiteinde (bewerkt) afzonderlijk bij dezelfde verkoper besteld (hij heeft zo'n service in de catalogus), het kostte 1 dollar voor elk uiteinde van de schroef. Goede optie voor degenen die schroeven in een specifieke maat nemen.

Dat is wat het "einde" is. Dit is het slijpen van een schroef van 16,05 mm tot een diameter van 12 mm om in het buitenboordlager te passen, vervolgens het gedeelte met schroefdraad om de schroef vast te zetten en vervolgens tot 10 mm te slijpen om het uiteinde in de elastische koppeling van de motor te klemmen

Het pakket is veilig en wel aangekomen, koerier levering Dit is geen Russische post. Ik heb op verschillende plaatsen een liniaal aangebracht om de kromming te vinden. Ik kon het niet vinden, de kogelomloopspindels zijn recht. Installatie en gebruik zullen de rest laten zien.

Foto van het schroefdraadgedeelte van de schroeven

Uiterlijk van de kits

En nog een ding. De moeren zijn al op de schroef geschroefd. De ballen zijn van binnen gevuld, er zit smeermiddel in. Vraag bij het bestellen om reserveballen, minimaal een paar.

Vervolgens beginnen we de maten van de schroeven te controleren. Kort bij 600 mm. Dat wil zeggen dat deze 600 aan beide zijden een deel met schroefdraad bevatten. De werkelijke verplaatsing langs de machine-assen zal kleiner zijn.
Let op, dat in de partij de maat is aangegeven voor een kogelomloopspindel, samen met schroefdraad en gedraaide uiteinden, dat wil zeggen dat de werkslag van de kogelomloopspindel kleiner zal zijn dan zijn lengte! Concreet 65 mm minder.

Tweede en derde kogelomloopspindel 1000 mm

De diameters van het schroefdraadgedeelte zijn respectievelijk 1605

zittingen voor lagers BK12 en BF12 respectievelijk 10 en 12 mm.

En aan de andere kant onder het lager. De diameter van de SFU1605-moer zelf is 28 mm.

Als u de plastic plug uit de moer verwijdert, kunt u de kogelomloopspil een onderhoudsbeurt geven, de kogels smeren of vervangen. Ik controleer of alles op voorraad is))))

Je kunt zelfs de moer verwijderen, afvegen, opnieuw smeren en de kogels er weer in doen. Kunststof deksel Het is vastgezet met een verzonken zeskantschroef 2,5 (te zien aan de bovenkant).

Om de kogelomloopspindel in de machine te installeren heeft u ophangingslagers nodig van het type BK12+BF12 (recht) of FK12+FF12 (flens), een elastische koppeling 6,35*10mm voor aansluiting op een NEMA23 type motor aan één zijde (6,35mm) en aan het uiteinde van de kogelomloopspindel aan de andere kant (10 mm).

Buitenaanzicht van de gemonteerde asset: lagers BK12, BF12, borgring, moer voor het bevestigen van de schroef, moerhouder SFU1605, koppeling voor de motor en de schroef zelf met de moer.

Afmetingen kogelomloopspindel voor degenen die van plan zijn machinemechanica aan te schaffen of te ontwerpen

En apart voor SFU1605

Uiterlijk van moer SFU1605

Kogelomloopspindel– een transmissie van het type “schroef-moer” die de roterende beweging van de schroef, die erop wordt overgebracht door de as van een stappenmotor of servoaandrijving, omzet in de translatiebeweging van een moer die op/in een tafel of spindelkast is gemonteerd. In eerste instantie bedoeld voor gebruik in uiterst nauwkeurige apparatuur, maar in feite dient het als basis voor het construeren van kinematische diagrammen van bestuurde assen in 90% van de CNC-machines die tegenwoordig worden gemaakt, ongeacht de nauwkeurigheidseisen.

Voordelen van kogelomloopspindels ten opzichte van andere soorten tandwielen:

• hoge nauwkeurigheid van lineaire bewegingen;
• De efficiëntie bereikt 98%;
• lange levensduur;
• bij kogelomloopspindels wordt, in tegenstelling tot tandwielparen, een voorspanning gecreëerd volgens de vereiste klasse;
• de mogelijkheid om motoren met een lager vermogen te gebruiken vanwege het feit dat de kogelomloopspindel geen grotere kracht vereist om de tafel of spindelkast van een rusttoestand naar een bewegingstoestand te verplaatsen.

Nadelen: ze zijn bang voor vuil en stof, lengtebeperkingen (vanwege het gevaar van doorzakken van de schroef, wat leidt tot vervorming van de bevestigingspunten en versnelde slijtage van de moer), verhoogde gevoeligheid aan trillingen.

Classificatie van kogelomloopspindels

Kogelomloopspindels worden geclassificeerd volgens verschillende criteria.

Productietechnologie voor spindelschroeven. Bij gewalste schroeven wordt de groef aangebracht door koudwalsen. Deze methode is goedkoper, maar is alleen geschikt voor producten van gemiddelde precisieklasse. Bij aardschroeven wordt de groef vóór de warmtebehandeling uitgesneden en vervolgens geslepen. Het blijkt duurder, maar nauwkeuriger.

Noten soort. Er zijn flens en rond, binnen elk type zijn ze onderverdeeld in enkel en dubbel.

Type balretourmechanisme. Externe recirculatie - ballen worden teruggestuurd werkgebied door een buis die zich buiten het moerlichaam bevindt. De retourcyclus is van 1,5 tot 5,5 omwentelingen van de schroef. Interne recirculatie - Op elke schroefdraad worden kogelovergangen in het interne profiel van de moer gesneden. De retourcyclus is één revolutie. Eindretoursysteem - de bal legt het volledige pad af door alle bochten in de moer. Gebruikt in tandwielen met grote propellers.

De propellerspoed is het basiscriterium bij het kiezen van een versnelling om specifieke problemen op te lossen. Kogelomloopspindels met fijne spoed worden gebruikt in machines met een laag toerental; ze worden gekenmerkt door een lange levensduur en een hoog draagvermogen. Het vergroten van de stap leidt tot een afname van het vermogen om hoge belastingen te absorberen, maar verhoogt de bewegingssnelheid.

Bij het kiezen freesmachine(CNC-router) beslissen:

1. Met welk materiaal ga je werken? De eisen aan de stijfheid van de freesmachineconstructie en het type ervan zijn hiervan afhankelijk.

Met een CNC-machine gemaakt van multiplex kunt u bijvoorbeeld alleen hout (inclusief multiplex) en kunststoffen (inclusief composiet materialen- kunststof met folie).

Met een aluminiumfreesmachine kunt u ook plano's van non-ferrometalen verwerken en zal ook de verwerkingssnelheid van houtproducten toenemen.

Voor het bewerken van staal zijn aluminiumfreesmachines niet geschikt; hier zijn massieve machines met een gietijzeren frame nodig, terwijl het bewerken van non-ferrometalen op dergelijke freesmachines efficiënter zal zijn.

2. met de grootte van de werkstukken en de grootte van het werkveld van de freesmachine. Dit bepaalt de mechanische eisen van een CNC-machine.

Let bij het kiezen van een machine op het bestuderen van de mogelijkheden van de machine, afhankelijk van de keuze, en het is onmogelijk om deze te vervangen zonder het ontwerp aanzienlijk te wijzigen!

De mechanica van een CNC-freesmachine gemaakt van multiplex en aluminium is vaak hetzelfde. Lees hieronder meer in de tekst.

Maar hoe groter het werkveld van de machine, des te stijver en duurder de lineaire bewegingsgeleiders nodig zullen zijn voor de montage ervan.

Bij het kiezen van machines voor het oplossen van problemen bij het vervaardigen van hoge onderdelen, met grote hoogteverschillen, bestaat er een algemene misvatting dat het voldoende is om een ​​machine te kiezen met een grote werkslag langs de Z-as, maar zelfs met een grote slag langs de Z-as , is het onmogelijk om een ​​onderdeel met steile hellingen te produceren als de hoogte van het onderdeel groter is dan de werklengte van de frees, dat wil zeggen meer dan 50 mm.

Laten we eens kijken naar het ontwerp van een freesmachine en de selectiemogelijkheden met de CNC-machines uit de Modelist-serie als voorbeeld.

A) Selectie van CNC-machineontwerp

Er zijn twee opties voor het bouwen van CNC-machines:

1) ontwerpen met verplaatsbare tafel, Figuur 1.
2) ontwerp met beweegbaar portaal, Figuur 2.

Figuur 1Freesmachine met beweegbare tafel

Voordelen Het ontwerp van een machine met een beweegbare tafel is eenvoudiger te implementeren, grotere stijfheid van de machine vanwege het feit dat het portaal stationair is en aan het frame (basis) van de machine is bevestigd.

Gebrek - grote maten, vergeleken met een ontwerp met een beweegbaar portaal, en het onvermogen om zware onderdelen te verwerken vanwege het feit dat de beweegbare tafel het onderdeel draagt. Dit ontwerp Het is zeer geschikt voor het verwerken van hout en kunststoffen, dat wil zeggen lichtgewicht materialen.

figuur 2 Freesmachine met beweegbaar portaal (portaalmachine)

Voordelen ontwerpen van een freesmachine met een beweegbaar portaal:

Stevige tafel die bestand is tegen het zware werkstukgewicht,

Onbeperkte werkstuklengte,

Compactheid,

Mogelijkheid om de machine zonder tafel te maken (bijvoorbeeld om een ​​roterende as te installeren).

Gebreken:

Minder structurele stijfheid.

De noodzaak om stijvere (en duurdere) geleiders te gebruiken (vanwege het feit dat het portaal aan de geleiders "hangt" en niet aan het stijve frame van de machine is bevestigd, zoals bij een ontwerp met een beweegbare tafel).

B) Selectie van CNC-routermechanica

De werking wordt weergegeven (zie nummers in Fig. 1, Fig. 2 en Fig. 3):

3 - gidshouders

4 - lineaire lagers of glijbussen

5 - steunlagers (voor het bevestigen van de spindels)

6 - geleideschroeven

10 - koppeling die de spindelas met de as verbindt stappenmotoren(SD)

12 - lopende moer

figuur 3

Selecteren van een lineair bewegingssysteem voor een freesmachine (geleidingen - lineaire lagers, spindel - spindelmoer).

Het volgende kan als richtlijn worden gebruikt:

1) rolgeleiders, Figuur 4.5

Figuur 4

Figuur 5

Dit soort geleidingen vond zijn weg naar de ontwerpen van amateurlasers en machines uit de meubelindustrie, figuur 6

Nadeel - laag laadvermogen en weinig middelen, omdat ze oorspronkelijk niet bedoeld waren voor gebruik in machines met een groot aantal bewegingen en hoge belastingen, lage sterkte aluminium profiel geleidingen leiden tot instorten, figuur 5 en als gevolg daarvan tot onherstelbare speling, wat het verdere gebruik van de machine ongeschikt maakt.

Een andere versie van rolgeleiders, figuur 7, is ook niet geschikt voor hoge belastingen en wordt daarom alleen in lasermachines gebruikt.

Figuur 7

2) ronde geleiders, zijn een stalen as van hoogwaardig slijtvast lagerstaal met een geslepen oppervlak, oppervlakteharding en hardverchroomd, weergegeven onder nummer 2 in figuur 2.

Dit optimale oplossing voor amateurontwerpen, omdat cilindrische geleidingen hebben voldoende stijfheid voor verwerking zachte materialen met een kleine CNC-machine tegen relatief lage kosten. Hieronder vindt u een tabel voor het kiezen van de diameter van cilindrische geleiders, afhankelijk van maximale lengte en minimale doorbuiging.

Een paar Chinezen Fabrikanten van goedkope machines die ik installeer geleidingen met een onvoldoende diameter, wat leidt tot een afname van de nauwkeurigheid, bijvoorbeeld bij gebruik van een aluminiummachine met een werklengte van 400 mm, zullen geleidingen met een diameter van 16 mm onder hun eigen gewicht leiden tot een doorbuiging in het midden onder hun eigen gewicht met 0,3. .0,5 mm (afhankelijk van het gewicht van het portaal).

Bij het maken van de juiste keuze diameter van de as, het ontwerp van de machines die ze gebruiken is behoorlijk sterk, het grote gewicht van de assen geeft de constructie een goede stabiliteit en algehele stijfheid van de constructie. Bij machines groter dan een meter vereist het gebruik van ronde geleidingen een aanzienlijke diametervergroting om minimale doorbuiging te behouden, waardoor het gebruik van ronde geleidingen een onredelijk dure en zware oplossing wordt.

Axiale lengte	Multiplexmachine	Aluminiummachine voor houtbewerking	Aluminiummachine voor aluminiumwerk
200 mm	12	12	16	12
300 mm	16	16	20	16
400 mm	16	20	20	16
600 mm	20	25	30	16
900 mm	25	30	35	16

3) profielrailgeleiders
Gepolijste assen op grote machines worden vervangen door profielgeleiders. Het gebruik van ondersteuning over de gehele lengte van de geleider maakt het gebruik van geleidingen met aanzienlijk kleinere diameters mogelijk. Maar het gebruik van dit soort geleidingen stelt hoge eisen aan de stijfheid van het draagframe van de machine, aangezien bedden gemaakt van duraluminiumplaat of plaatstaal zelf niet stijf zijn. De kleine diameter van de railgeleiders vereist het gebruik van een dikwandige stalen professionele buis of een structureel aluminium profiel met grote doorsnede in het ontwerp van de machine om de nodige stijfheid en stabiliteit te verkrijgen. draagvermogen machineframes.
Het gebruik van een speciale vorm van de profielrail zorgt voor een betere slijtvastheid in vergelijking met andere soorten geleidingen.

Figuur 8

4) Cilindrische geleidingen op een steun
Cilindrische geleiders op een steun zijn een goedkoper analoog van profielgeleiders.
Net als profielprofielen hoeven ze niet in het machineframe te worden gebruikt plaatmateriaal en professionele pijpen met een grote doorsnede.

Voordelen - geen doorbuiging en geen veereffect. De prijs is twee keer zo hoog als cilindrische geleiders. Het gebruik ervan is gerechtvaardigd voor verplaatsingslengtes groter dan 500 mm.

figuur 9 Cilindrische geleidingen op een steun

De beweging kan als volgt worden uitgevoerd: bussen(glijdende wrijving) - Afb. 10 aan de linkerkant en gebruik lineaire lagers(rollende wrijving)- rijst. 10 aan de rechterkant.

figuur 10 Bussen en lineaire lagers

Het nadeel van glijdende bussen is de slijtage van de bussen, wat leidt tot het optreden van speling en een grotere inspanning om de glijdende wrijving te overwinnen, waardoor het gebruik van krachtigere en duurdere stappenmotoren (SM) vereist is. Hun voordeel is een lage prijs.

IN de laatste tijd De prijs van lineaire lagers is zo sterk gedaald dat hun keuze economisch haalbaar is, zelfs in goedkope hobbyontwerpen. Het voordeel van lineaire lagers is een lagere wrijvingscoëfficiënt vergeleken met glijbussen, en dienovereenkomstig meest De kracht van stappenmotoren wordt gebruikt voor nuttige bewegingen, en niet voor het tegengaan van wrijving, waardoor het mogelijk is motoren met een lager vermogen te gebruiken.

Om een ​​rotatiebeweging om te zetten in een translatiebeweging op een CNC-machine, is het noodzakelijk om een ​​schroefaandrijving te gebruiken ( loodschroef ). Door het draaien van de schroef beweegt de moer naar voren. Kan worden gebruikt in frees- en graveermachines spiraalvormige glijdende tandwielen En spiraalvormige rollende tandwielen .

Het nadeel van de glijdende schroefoverbrenging is de vrij hoge wrijving, die het gebruik ervan bij hoge snelheden beperkt en leidt tot slijtage van de moer.

Glijdende tandwielen:

1) metrische schroef. Het voordeel van een metrische schroef is de lage prijs. Nadelen - lage nauwkeurigheid, kleine toonhoogte en lage snelheid beweging. Maximale snelheid van propellerbeweging (snelheid mm`s per min) gebaseerd op het maximale motortoerental (600 rpm). De beste chauffeurs behouden hun koppel tot 900 tpm. Bij deze rotatiesnelheid kan lineaire beweging worden verkregen:

Voor M8-schroeven (schroefdraadafstand 1,25 mm) - niet meer dan 750 mm/min,

Voor M10-schroeven (spoed 1,5 mm) - 900 mm/min,

Voor M12-schroeven (spoed 1,75 mm) - 1050 mm/min,

Voor M14-schroeven (spoed 2,00 mm) - 1200 mm/min.

Op maximale snelheid heeft de motor ongeveer 30-40% van het aanvankelijk gespecificeerde koppel, en deze modus wordt uitsluitend gebruikt voor stationaire bewegingen.

Als je met zo'n lage voeding werkt verhoogde consumptie op messen vormt zich na slechts een paar uur werk koolstofafzetting op de messen.

2) trapeziumvormige schroef. In de twintigste eeuw bekleedde het een leidende positie op het gebied van metaalbewerkingsmachines, vóór de komst van kogelomloopspindels. Het voordeel is een hoge nauwkeurigheid, een grote spoed en dus een hoge bewegingssnelheid. Let op het type verwerking; hoe gladder en gelijkmatiger het oppervlak van de schroef, hoe langer de levensduur van de schroef-moeroverbrenging. Gewalste schroeven hebben een voordeel ten opzichte van schroeven met schroefdraad. De nadelen van de trapeziumvormige schroef-moeroverbrenging zijn dat de prijs vrij hoog is in vergelijking met een metrische schroef. De glijdende wrijving vereist het gebruik van stappenmotoren met een redelijk hoog vermogen. De meest gebruikte schroeven zijn TR10x2 (diameter 10 mm, spoed 2 mm), TR12x3 (diameter 12 mm, spoed 3 mm) en TR16x4 (diameter 16 mm, spoed 4 mm). Op machines is de markering van dergelijke uitrusting TR10x2,TR12x3,TR12x4,TR16x4

Spiraalvormige rollende tandwielen:

Kogelomloopspindel (kogelomloopspindel). Bij de kogelomloopspindel wordt glijdende wrijving vervangen door rollende wrijving. Om dit te bereiken worden bij een kogelomloopspindel de schroef en de moer gescheiden door kogels die in de uitsparingen van de schroefdraad rollen. De recirculatie van de kogels wordt verzekerd door middel van retourkanalen die evenwijdig aan de schroefas lopen.

Figuur 12

De kogelomloopspindel biedt de mogelijkheid om onder zware belasting te werken, goede soepele loop, aanzienlijk langere levensduur (duurzaamheid) door verminderde wrijving en smering, verhoogd rendement (tot 90%) door minder wrijving. Het kan op hoge snelheden werken, biedt een hoge positioneringsnauwkeurigheid, hoge stijfheid en geen speling. Dat wil zeggen dat machines die kogelomloopspindels gebruiken een aanzienlijk langere levensduur hebben, maar een hogere prijs hebben. De machines zijn gemarkeerd met SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, waarbij SFU een enkele moer is, DFU een dubbele moer, de eerste twee cijfers zijn de schroefdiameter, de tweede twee de spoed.

Loodschroef De freesmachine kan als volgt gemonteerd worden:

1) Ontwerp met enkele steunlagers. De bevestiging gebeurt aan één kant van de schroef met een moer aan het steunlager. De tweede zijde van de schroef is via een starre koppeling aan de stappenmotoras bevestigd. Voordelen - eenvoud van ontwerp, nadeel - verhoogde belasting van het lager van de stappenmotor.

2) Uitvoering met twee druklagers. Het ontwerp maakt gebruik van twee steunlagers interne zijkanten portaal. Het nadeel van het ontwerp is dat de implementatie complexer is vergeleken met optie 1). Het voordeel is minder trillingen als de schroef niet perfect recht is.

3) Uitvoering met twee gespannen steunlagers. Het ontwerp maakt gebruik van twee steunlagers externe kanten portaal. Voordelen - de schroef vervormt niet, in tegenstelling tot de tweede optie. Het nadeel is dat de implementatie van het ontwerp complexer is in vergelijking met de eerste en tweede optie.

Lopende noten er zijn:

Brons spelingvrij. Het voordeel van dergelijke noten is duurzaamheid. Nadelen - ze zijn moeilijk te vervaardigen (als gevolg daarvan - hoge prijs) en hebben een hoge wrijvingscoëfficiënt vergeleken met caprolonmoeren.

Caprolon spelingvrij. Momenteel is caprolon wijdverspreid geworden en vervangt het steeds meer metaal in professionele structuren. Een loopmoer van met grafiet gevuld caprolon heeft een aanzienlijk lagere wrijvingscoëfficiënt vergeleken met hetzelfde brons.

figuur 14 Loopmoer van met grafiet gevuld caprolon

Bij een kogelomloopmoer wordt de glijdende wrijving vervangen door rollende wrijving. Voordelen: lage wrijving, mogelijkheid om bij hoge rotatiesnelheden te werken. Het nadeel is de hoge prijs.

Koppeling selectie

1) verbinding met behulp van een starre koppeling. Voordelen: starre koppelingen brengen meer koppel over van as naar as, er is geen speling bij zware belasting. Nadelen: vereisen een nauwkeurige installatie, omdat deze koppeling de verkeerde uitlijning en uitlijning van de assen niet compenseert.

2) aansluiting middels een balg(split)koppeling. Het voordeel van het gebruik van een balgkoppeling is dat u hiermee een verkeerde uitlijning van de aandrijfas en de as van de stappenmotor tot 0,2 mm en een verkeerde uitlijning tot 2,5 graden kunt compenseren, wat resulteert in minder belasting op het lager van de stappenmotor en een langere levensduur van de stappenmotor. Hiermee kunt u ook de resulterende trillingen dempen.

3) verbinding met behulp van een klauwkoppeling. Voordelen: hiermee kunt u trillingen dempen en meer koppel van as naar as overbrengen, vergeleken met een gespleten type. Nadelen: minder uitlijningscompensatie, uitlijningsafwijking van de aandrijfas en de stappenmotoras tot 0,1 mm en uitlijningsafwijking tot 1,0 graden.

C) Elektronicaselectie

De elektronica wordt gepresenteerd (zie Fig. 1 en 2):

7 - stappenmotorcontroller

8 - voedingseenheid voor de SD-controller

11 - stappenmotoren

Er zijn 4-draads, 6-draads en 8-draads stappenmotoren . Ze kunnen allemaal worden gebruikt. Bij de meeste moderne controllers wordt de verbinding tot stand gebracht via een vierdraadscircuit. De overige geleiders worden niet gebruikt.

Bij het kiezen van een machine is het belangrijk dat de stappenmotor voldoende kracht heeft om het werkgereedschap te verplaatsen zonder stappen te verliezen, dat wil zeggen zonder over te slaan. Hoe groter de schroefdraadspoed, hoe krachtiger de motoren nodig zijn. Normaal gesproken geldt: hoe groter de motorstroom, hoe groter het koppel (vermogen).

Veel motoren hebben 8 klemmen voor elke halve wikkeling afzonderlijk. Hierdoor kunt u een motor aansluiten waarvan de wikkelingen in serie of parallel zijn geschakeld. Bij parallel geschakelde wikkelingen heb je een driver nodig met tweemaal zoveel stroom als bij in serie geschakelde wikkelingen, maar de helft van de spanning is voldoende.

Bij series is daarentegen de helft van de stroom nodig om het nominale koppel te bereiken, maar om de maximale snelheid te bereiken is tweemaal de spanning nodig.

De hoeveelheid beweging per stap is doorgaans 1,8 graden.

Voor 1.8 blijken het 200 stappen per volledige omwenteling te zijn. Om de waarde te berekenen, moet daarom het aantal stappen per mm ( “Stappen per mm” (Stap per mm)) gebruiken we de formule: aantal stappen per omwenteling / spoed van de schroef. Voor een schroef met een spoed van 2 mm krijgen we: 200/2=100 stappen/mm.

Regelaar selectie

1) DSP-controllers. Voordelen - de mogelijkheid om poorten te selecteren (LPT, USB, Ethernet) en de onafhankelijkheid van de STEP- en DIR-signaalfrequenties van de werking besturingssysteem. Nadelen - hoge prijs (vanaf 10.000 roebel).

2) Controllers van Chinese fabrikanten voor amateurmachines. Voordelen - lage prijs (vanaf 2500 roebel). Nadeel - hogere eisen aan de stabiliteit van het besturingssysteem, vereist naleving van bepaalde configuratieregels, het verdient de voorkeur om een ​​speciale computer te gebruiken, er zijn alleen LPT-versies beschikbaar.

3) Amateurontwerpen van controllers op basis van discrete elementen. De lage prijs van Chinese controllers verdringt amateurontwerpen.

Chinese controllers worden het meest gebruikt in amateurmachineontwerpen.

Een voeding selecteren

Nema17-motoren hebben een voeding van minimaal 150W nodig

Nema23-motoren hebben een voeding van minimaal 200W nodig

Bij een CNC-asaandrijving wordt een tandwiel gebruikt om de roterende beweging van een motoras om te zetten in een lineaire beweging langs een as. Om het voor u gemakkelijker te maken een CNC-versnelling te selecteren, staan ​​hieronder de meest gebruikte soorten tandwielen in CNC-machines vermeld. Transmissies die exotisch zijn voor de doe-het-zelfsector, zoals lineaire servomotoren en lineaire stappenmotoren, blijven om praktische redenen buiten de reikwijdte van dit artikel en de meest voorkomende worden besproken.

Schroef-moer transmissie

Met schroef-moeroverbrenging bedoelen we een paar stalen schroeven met een trapeziumvormige of metrische draad en een noot. Dit type transmissie is een transmissie met glijdende wrijving en kent in de praktijk verschillende varianten.

• Constructiebout en moer. Meest budget optie. De constructiepin is helemaal niet bedoeld voor gebruik in de werktuigmachine-industrie; het technische proces van de vervaardiging ervan is gericht op gebruik in de bouwsector, als gevolg daarvan dit type transmissie heeft de meest complete reeks nadelen: hoge fout, lage rechtheid, lage belastingskarakteristieken, lage slijtvastheid, hoge wrijving, enz. Vanwege de lage kosten wordt het echter nog steeds gebruikt in doe-het-zelfmachines die voor educatieve doeleinden zijn vervaardigd. Als u koste wat kost besluit te besparen op uitrusting en een constructiepin te installeren, overweeg dan zeker de mogelijkheid om deze te vervangen door een trapeziumschroef of kogelomloopspindel! Hoogstwaarschijnlijk zal de machine op een bouwpin niet aan uw verwachtingen voldoen.
• Aandrijfschroef met trapeziumvormige of rechthoekige schroefdraad. Een trapeziumvormige draadschroef is de meest voorkomende vorm van overbrenging in metaalbewerkingsmachines in de vorige eeuw en tot op de dag van vandaag. Trapeziumvormige schroeven worden door hen geproduceerd verschillende soorten structureel koolstofstaal door draden op een stalen staaf te snijden of deze te rollen. Kartelschroeven hebben aanzienlijk betere eigenschappen dan schroefdraadschroeven. Het wijdverbreide gebruik van trapeziumvormige schroeven is te danken aan hun brede assortiment en de beschikbaarheid op de markt van schroeven met verschillende nauwkeurigheidsklassen, van C10 tot C3. De schroefmoer is gemaakt van slijtvaste materialen, zoals polyamiden (caprolon, nylon), Teflon, brons. Correct ontworpen en vervaardigde trapeziumvormige tandwielen worden gekenmerkt door een hoge slijtvastheid, omdat... wrijving ontstaat bij lage druk (vanwege het relatief grote wrijvingsoppervlak). Op veel nog werkende machines van Sovjet-makelij zijn de paren aanwezig sinds de release van de machine, en zijn ze al 30-40 jaar niet veranderd. Het is ook mogelijk om op dergelijke spindels gespleten moeren te gebruiken, waardoor u de spanning kunt aanpassen door de moer samen te drukken en de speling kunt selecteren die in de loop van de tijd verschijnt. Van de minnen is het vreemd genoeg de moeite waard om de schroef te vervaardigen, wat automatisch de aanwezigheid van veel fabrikanten betekent, met een zeer breed scala aan kwaliteitsindicatoren. De budgetserie schroeven zijn gemaakt van #45 staal zonder oppervlakteverharding, wat kan leiden tot verstoring van de rechtheid van de schroef (met andere woorden, schroeven met een kleine diameter zijn zacht en buigen vaak tijdens transport). De nadelen en voordelen omvatten tegelijkertijd hoge wrijving in de transmissie. Enerzijds vermindert dit de efficiëntie; er is een krachtigere motor nodig om de propeller te laten draaien. Aan de andere kant dempt wrijving de rotatietrillingen van de schroef enigszins, wat handig kan zijn bij het gebruik van stappenmotoren (zie resonantie van stappenmotoren). Dit effect manifesteert zich echter vrij zwak, en er zijn andere methoden nodig om resonantie te bestrijden. Samenvattend kunnen we zeggen dat de trapeziumschroef zijn belang als transmissie van CNC-werktuigmachines nog niet heeft verloren en met succes wordt gebruikt in werktuigmachines van alle klassen.
• Kogelomloopspindel() Kogelomloopspindel, of kogelomloopspindel (ook wel "kogelomloopspindel" genoemd), in huidige moment is de de facto standaard in de constructie van CNC-machines. Stalen schroef met kogelloopbanen, onderworpen aan inductie verharding en het daaropvolgende slijpen, en een speciaal passende moer met kogels die erin circuleren. Terwijl de schroef draait, rollen de moeren langs loopvlakken, waardoor kracht wordt overgebracht op het moerlichaam. Deze transmissie kenmerkt zich door hoge nauwkeurigheid, hoog rendement (80, 90% of meer) en levensduur. Kogelomloopspindels worden vaker gebruikt in CNC-machines, omdat het gebruik ervan motoren met een lager vermogen mogelijk maakt (er zijn geen grote startkrachten vereist zoals in het geval van een schroef-moeroverbrenging). De kogelomloopspindel wordt als compleet paar geleverd, vereist geen aanpassing van de moer en vereist vaak geen bewerking van de uiteinden voor installatie in de steunen - dit wordt gedaan door de fabrikant, d.w.z. Kogelomloopspindels zijn vaak plug-and-play, terwijl bij trapeziumvormige schroeven de moeren en schroeven vaak op verschillende locaties worden vervaardigd en mogelijk een zorgvuldige afstelling vereisen, zonder welke openingen, speling, verhoogde wrijving, slijtage, enz. Kunnen optreden. Kogelomloopspindels zijn minder bestand tegen zaagsel, stof en gebrek aan smering dan schroef-moeroverbrengingen als ze erin terechtkomen vreemd lichaam Zelfs een heel kleine transmissie kan vastlopen, omdat aangrenzende ballen in het kanaal draaien in de tegenovergestelde richting. Vaak is extra schroefbescherming met behulp van golfplaten vereist. Zowel kogelomloopspindels als trapeziumvormige schroeven hebben beperkingen in de lengte: een te lange schroef zakt door onder zijn eigen gewicht en wanneer de schroef draait (rotatiesnelheid van de schroef in stappen van 5 mm per portaalmachines bereikt 10-15 rps en hoger) gedraagt ​​zich als een springtouw, waardoor de machine gaat trillen, en de knooppunten die de schroef bevestigen ervaren schokbelastingen, hun levensduur neemt snel af, in zitplaatsen Er ontstaan ​​gaten, wat op zijn beurt de trillingen van de machine verhoogt en de kwaliteit van de geproduceerde producten vermindert. De ervaring leert dat de verhouding tussen de diameter van de kogelomloopspindel en de lengte ervan niet minder mag zijn dan 0,022, en het wordt ook niet aanbevolen om de schroeflengte van 2000 mm te overschrijden. Om het "springtouw" -effect te elimineren, worden ontwerpen met een vaste schroef en een roterende moer gebruikt, maar dergelijke eenheden zijn in de regel veel duurder en moeilijker te vervaardigen, en vereisen ook ruimte, wat niet altijd mogelijk is implementeren op compacte portalen. Als u van plan bent om af en toe de aandrijfmotoren uit te schakelen en de machine in werking te stellen handmatige modus, dan kun je beter geen kogelomloopspindel gebruiken - overbrenging zonder zelfremming kan veel problemen opleveren. Zie het hoofdartikel voor informatie over de soorten kogelomloopspindels en hun kenmerken.

Versnelling

Versnellingen gebruikt in CNC-machines, er zijn 2 typen

Hoe u een versnelling voor een CNC-machine selecteert

Om te Selecteer versnelling voor CNC-machine, moet de keuze gebaseerd zijn op de kenmerken die het meest kritisch zijn voor uw machine. Schroefmoertransmissies worden gebruikt waar geen hoge eisen worden gesteld aan nauwkeurigheid en bewegingssnelheid, als zelfremming van de transmissie vereist is, evenals in het geval van strikte budgetbeperkingen. Kogelomloopspindels hebben het breedste scala aan toepassingen; u kunt kogelomloopspindels kopen met de nauwkeurigheidsklasse, spoed die u nodig hebt, de mogelijkheid om voorspanning te creëren of zonder. Het enige geval waarin een kogelomloopspindel niet kan worden gebruikt, is als zelfremmen van de transmissie vereist is. Als we het echter hebben over het remmen van de transmissie om veiligheidsredenen (het vasthouden van de spilkop), dan wordt het probleem opgelost door gebruik te maken van een elektromagnetische rem op de motor, een contragewicht, enz. Het rek en de riem worden gebruikt in machines met een groot werkveld - vanaf 1,5 vierkante meter en meer - voornamelijk om hoge snijsnelheden en stationaire bewegingen te bereiken. Bij machines van dit formaat is het doel niet om een ​​nauwkeurigheid van tientallen microns te bereiken; 0,2-0,3 mm is in de meeste gevallen ruim voldoende, dus de rekbaarheid van de riem en de nauwkeurigheid van het tandheugeltandwiel vormen geen obstakel. tot hun gebruik.

Heeft u dus een grote snijmachine, dan kiest u best voor een tandheugel- of riemaandrijving. Als u een desktop frees- en graveermachine heeft voor educatieve of hobbydoeleinden, dan is een schroef-moeroverbrenging geschikt voor u. Als u een middenformaatmachine bouwt voor zakelijke, productie-, optimale keuze er zal een kogelomloopspindel zijn. Nadat u het type heeft gekozen, moet u beslissen over specifieke transmissieparameters.

(c) Website van 2012

Kopiëren is toegestaan ​​met een directe link naar de bron