Komponente Numa1.deo-1

 

UNIVERZITET U NIŠU

MAŠINSKI FAKULTET KATEDRA ZA PROIZVODNO MAŠINSTVO

KOMPONENTE NUMERIČKI UPRAVLJANIH ALATNIH MAŠINA  (1.deo)

 Niš, jun 2002.god.

 

 Komponenete NUMA

SADRŽAJ SADRŽAJ ...................... ............................................. .............................................. ............................................... ............................................... ..........................................2 ...................2   1. UVOD ....................... .............................................. .............................................. .............................................. .............................................. .............................................4 ......................4   2. SPECIFIČNOSTI NUMA ....................... .............................................. .............................................. .............................................. ................................... ............55  3. KOMPONENTE NUMA ...................... ............................................. .............................................. .............................................. ...................................... ...............66  3.1 UVOD .................... ........................................... .............................................. .............................................. ............................................... ..........................................6 ..................6   3.2 NOSEĆA STRUKTURA MAŠINE ...................... ............................................ ............................................ .......................................6 .................6   3.2.1. Statičko opterećenje....................................................................................................7  3.2.2 Dinamičko opterećenje ....................... .............................................. .............................................. .............................................. ........................... ....77  3.2.3 Termičko opterećenje ............................................ ................................................................... .............................................. ............................... ........88  3.3 VOĐICE ICE...................... ............................................. .............................................. .............................................. .............................................. .................................... .............88  3.3.1 Vođice sa trenjem ........................................... .................................................................. .............................................. .......................................9 ................9   3.3.2 V-vođice ice.................... ........................................... .............................................. .............................................. .............................................. .............................. .......13 13  3.3.3 Ravne i vođice u obliku lastinog repa....................... repa ............................................... ............................................... ......................... 13  3.3.4 Cilindrične vođice.......................................................................................................14  3.3.5 Vođice sa antifrikcionim linearnim l inearnim kretanjem ..................... ............................................. .................................. ..........15 15  3.3.6 Ostale vođice...............................................................................................................19  3.4 POGONSKI DEO DEO.................... ........................................... ....................................... ................ ERROR ! BOOKMARK NOT DEFINED. 3.4.1 Servomotori ..................... ............................................. ............................................... ....................... Error! Bookmark not defined. 3.4.2 Mehanički prenosni sistem............................................ Error! Bookmark not defined. 3.5 SENZORI SENZORI..................... ............................................ .............................................. ............................ ..... ERROR ! BOOKMARK NOT DEFINED. 3.6 SISTEM ZA NADGLEDANJE ALATA...................... ALATA ...................... ERROR ! BOOKMARK NOT DEFINED. 3.6.1 Direktno nadgledanje....................... nadgledanje.............................................. .............................. ....... Error! Bookmark not defined. 3.6.2 Indirektno nadgledanje ................................................. ................................................. Error! Bookmark not defined. 4 TEHNIKE POVEZIVANJA ....................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 4.1 VOĐICE..........................................................................ERROR ! BOOKMARK NOT DEFINED. 4.1.1 Vođice za pravolinijsko kretanje kretanje ...................... .................................. ............ Error! Bookmark not defined. 4.1.2 Linearne vođice tipa tahovej......................................... Error! Bookmark not defined. 4.1.3 Montaža igličastih valjaka i ravnog kaveza................. Error! Bookmark not defined. 4.2 ZAVOJNO VRETENO SA RECIRKULACIONOM NAVRTKOM ..................ERROR ! BOOKMARK NOT DEFINED.

2

 

 Komponenete NUMA

4.2.1 Osnovne preporuke za montažu zavojnog vreteno sa recirkulacionom navrtkom ............................................. ...................... .............................................. .............................................. ............................... ........ Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Tehnike montaže zavojnog vretena vret ena sa recirkulacionom navrtkom................. Error! Bookmark not defined.

4.2.3 Osnovne preporuke za montažu zavojnog vretena sa recirkulacionom navrtkom ............................................. ...................... .............................................. .............................................. ............................... ........ Error! Bookmark not defined. 4.2.4 Tehnike montaže uležištenja zavojnog vretena sa recirkulacionom navrtkom ............................................. ...................... .............................................. .............................................. ............................... ........ Error! Bookmark not defined. 4.2.5 Greške pri montaži zavojnog vretena sa recirkulacionom navrtkom............. Error! Bookmark not defined.

4.2.6 Termička dilatacija zavojnog vretena sa recirkulacionom nvrtkom .............. Error! Bookmark not defined.

5. ZAKLJUČAK...........................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 6. LITERATURA ...................... ............................................. ................................... ............ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

3

 

 Komponenete NUMA

1. UVOD Automatizacija maloserijske i serijske proizvodnje se uspešno izvodi primenom numerički upravljanih mašina alatki (NUMA). Njihova primena dovodi do pove ćanja  proizvodnosti, povećanja tačnosti obrade, povećanja vremenskog stepena iskorišćenja mašine. Niz prednosti koje NUMA pružaju, dobijene su ugradnjom specifičnih komponenti. Neke od tih specifičnih komponenti obrađene su u ovom radu. Generalno gledano rad se može podeliti na dve celine. U prvoj celini se obra đuju mehaničke komponente numerički upravljanih mašina alatki. Akcenat je stavljen na klizno–vodeći sistem NUMA tačnije na vođice i na sistem za prenos kretanja. Dat je mali osvrt na konvencionalni tip vođica, dok su u daljem delu obra đene antifrikcione vođice. Pored vođica u ovom delu je obrađeno i zavojno vreteno sa navrtkom i predstavljeni najnoviji trendovi u izradi ovog dela NUMA. U drugoj celini rada obrađena su pravila i predostrožnosti kojih se treba pridržavati pri montiranju ovih mehaničkih komponenti. Govori se o pravilima i predostrožnosima pri  postavljanju, kako vođica tako i zavojnog vretena, i o problemima koji tada mogu da se  jave i kako da se otklone.

4

 

 Komponenete NUMA

2. SPECIFIČ NOSTI NUMA Izrada i konstrukcija CNC mašina se u mnogome razlikuje od izrade i konstrukcije konvencionalnih alatnih mašina kako u osnovi mašinskog sistema tako i u osnovi upravljanja. Ova razlika proizilazi iz potrebe za boljim performansama alatnih mašina, te se u tom cilju navodi nekoliko osobenosti koje NUMA mora da ispuni: 1. Veći stepen iskorišćenja - uslovljena učestanijim kretanjima radnih organa mašine, većim opterećenjem elemenata, i većom ugrađenom snagom motora. 2. Viša tačnost – uslovljeni viši zahtevi kod konstrukcije strukture u pogledu krutosti, prigušenja eliminisanju toplotnih deformacija i habanja. 3. Upravljanje svim funkcijama mašine je daljinsko. Svi prenosnici glavnog glavnog i  pomoćnog kretanja su posebno konstruisani, i obično nezavisno upravljani, a  povezani električnim i elektronskim putem 4. Svođenje brzine kretanja na puzeći hod kod približavanja zadatoj koordinati u cilju smanjenja inercijalnih sila i ostvarenja zadate tačnosti; ulaska u koordinatu 5. Izmenjivači alata, nosači alata su automatizovani a funkcije izmene alata uključene u deo numeričkog upravljanja 6. Merni sistem je deo celokupnog sis sistema tema i najčešće u zatvorenom kolu sa ostalim delovima numeričkog upravljanja 7. Vretena NUMA, glavna i pomoćna, izvedena su sa višim stepenom tačnosti, većih su dimenzija a uležištenju se posvećuje posebna pažnja sa gledišta krutosti, gušenja oscilacije i toplotnih deformacija. Pored navedenih razlika, treba imati u vidu i suštinske. Konvencionalna mašina je orjentisana za direktnu obradu materijala, a kod numeri čki upravljane mašine alatke najpre se obrađuju informacije, a zatim odgovarajuće jedinice, na osnovu obrađenih informacija, vrše kretanja koja služe za neposrednu obradu materijala pripremka.

5

 

 Komponenete NUMA

3. KOMPONENTE NUMA 3.1 UVOD Da bi se zadovoljile napred definisane osobenosti numeri čki upravljane alatne mašine

često

koriste različite mehanotroničke elemente razvijene tokom godina. Međutim,

kvalitet i pouzdanost ovih mašina zavisi od različitih mašinskih elemenata i podsistema mašine. Pojedini važni delovi CNC mašina na koje treba obratiti pažnju su: a. Noseća struktura mašne  b. Vođice c. Pogon d. Vreteno i uležištenje vretena e. Merni sistemi f. Upravljačka jedinica i intefejs operatera g. Senzori h. Sistem za nadgledanje alata

3.2 NOSEĆA STRUKTURA MAŠINE  Noseća struktura mašine je noseći i potporni element alatne mašine. Svi motori,  prenosni i drugi funkcionalni delovi alatne mašine, povezani međusobom, čvrsto su vezani za noseću strukturu mašine. Takođe noseća struktura mašine je izložena statičkim i dinamičkim silama, pa je zbog toga veoma važno da se noseća struktura mašine ne deformiše ili ne osciluje, preko dozvoljene granice, kada je izložena dejstvu ovih sila. Sve komponente mašine moraju da ostanu u ta čnom relativnom položaju da bi zadržale geometrijsku tačnost, bez obzira na intenzitet i pravac dejstva sila. Na konfiguraciju noseće strukture mašine takođe utiču i razmatranja o načinu proizvodnje, montiranju i rukovanju alatnom mašinom. U daljem delu teksta biće reči o osnovnim faktorima koji utiču na izradu noseću strukture alatne mašine.

6

 

 Komponenete NUMA

3.2.1. Statičko opterećenje Statičko opterećenje, kod alatne mašine, potiče od težine kliznih delova, obradka i sile koja se javlja prilikom rezanja. Da bi se deformacija strukture tokom stati čkog opterećenja kretala u dozvoljenim okvirima, noseća struktura treba da ima adekvatnu krutost i odgovarajuću konfiguraciju strukture. Generalno gledano postoje dve osnovne konfiguracije alatnih mašina, kao što je prikazano na slici 3.1

Most Pokret Pok retni ni stu stubb

Vreteno Stub

Suport alata 

Radni Rad ni sto sto

Fiksir Fik sirani ani rad radni ni sto

   

Slika 3.1 Najčešće korišćene konfiguracije mašina altki

3.2.2 Dinamičko opterećenje Dinamičko opter ćenje je termin koji se koristi za sile koje se neprekidno menjaju i pri tom deluju na noseću strukturu alatne mašine tokom njenog rada. Ove sile dovode do vibracije celog mašinskog sistema. Vibracije mogu da potiču od: a) Neizbalansiranih rotirajućih elemenata  b) Nedozvoljenog uparivanja zupčanika c) Nepravilno izvedenog uležištenja d) Promena u intenzitetu sile rezanja tokom obrade (kao kod glodanja) Uticaj ovih vibracija na performanse mašine se smanjuje: a) Povećanjem krutosti strukture  b) Poboljšanjem prigušnih svojstava

7

 

 Komponenete NUMA

3.2.3 Termičko opterećenje Kod alatnih mašina postoji veći broj lokalnih toplotnih izvora koji pove ćavaju toplotni gradijent unutar mašine. Neki od toplotnih izvora su: a) Električni motor  b) Trenje u mehaničkom pogonu i prenosnicima c) Proces obrade d) Temperatura okoline Ovi toplotni izvori prouzrokuju lokalne deformacije, što za posledicu ima zna čajno  pogoršanje performansi mašine. Da bi smanjili termičko opterećenje treba se generalno

 pridržavati sledećih pravila: a) Pogon (motor i prenosnik) treba montir montirati ati na spoljnom delu mašine  b) Adekvatnim podmazivanjem otkloniti temperaturu nastalu usled trenja u ležajevima i vođicama c) Adekvatnim sredstvom za hlađenje i sistemom za otklanjanje opiljaka otkloniti temperaturu nastalu tokom obrade d) Strukturu mašine izraditi u termo-simetričnom dizajnu

3.3 VOĐICE Vođice se, kod alatnih mašina, koriste zbog: a) Upravljanja pravcem i smerom kretanja suporta ili radnog stola za koja je alat ili obradak pričvršćen  b) Apsorbcije svih statičkih i dinamičkih sila Oblik i veličina obradka zavisi od tačnosti pri kretanju i od geometrijske i kinematske tačnosti vođica. Geometrijski odnos klizača (pokretnog dela) i vođice (stacionarnog dela) sa osnovom mašine određuje geometrijsku tačnost mašine. Kinematska tačnost zavisi od odstupanja od pravosti, ravnosti i paralelnosti vo đica. Ova odstupanja dovode do mnoštva pratećih grešaka kao što su greške u koraku, putanji, ili okretanju što je teško izmeriti i ispraviti. Takođe tokom korišćenja može doći do habanja

8

 

 Komponenete NUMA

vođica što smanjuje tačnost vodećeg kretanja rezultujući tako grešku u kretanju i  pozicioniranju. Tokom obrade obradka, vrednost translacionog kretanja (veličina pomeranja) može  biti najmanje 20 mm/min, dok tokom operacija op eracija kkretanja retanja bbez ez obrade kao što je na primer  pozicioniranje (veli čina pomeranja) najviše 50 m/min. Za finu obradu površina i za tačno  pozicioniranje tokom obrade, kretanje mora da bude mirno, neprekidno i bez naglih  pokreta. Tokom izrade vođica treba obraditi pažnju na sledeće stvari: •

Tvrdoću

•

Sposobnost prigušenja

• •

Geometrijsku i kinematsku tačnost Brzinu klizanja

•

Karakteristike trenja

•

Otpornost trenju

•

Mogućnost podešavanja zazora

•

Poziciju u odnosu na radni prostor

•

Zaštitu od opiljaka i oštećenja

Ovi faktori variraju u zavisnosti od primene vo đica i prema tome izbor vođica i njihove geometrije može biti od kritične važnosti u pojedinim slučajevima. Relativni  položjaj pogonskog mehanizma u odnosu na vodeće strane klizača je veoma važan. U idealnom slučaju pogonski mehanizam bi trebalo da bude postavljen tako da otpor trenju i sila trenja u vodećem sistemu budu konstantni (nepromenljivi). Postoje dva tipa vođica a) Vođice sa trenjem  b) Vođice sa antifrikcionim linearnim kretanjem (LM)

3.3.1 Vođice sa trenjem Vođice sa trenjem su najšire primenjivane vođice kod konvencionalnih alatnih mašina i to zbog niske cene izrade i dobrih prigušnih svojstava. Ove vo đice rade u uslovima trenja klizanja i nemaju konstantan koeficijent trenja. Koefecijent trenja varira sa brzinom klizanja, što dovodi do cimanja pri kretanju, kao što je prikazano na slici 3.2 9

 

 Komponenete NUMA

Slika 3.2 Šematski prikaz efekta stick-slip-a Koefecijent trenja ima visoku vrednost na početku kretanja (kada su brzine još male) i kako brzina kretanja raste on brzo opada i posle određene kritične brzine ostaje  približno konstantan. Zato, sila koja omogu ćuje kretanje treba da bude dovoljno velika da  bi savladala trenje. Ova sila prouzrokuje elastične deformacije u pogonskim delovima

(kao što je zavijno vreteno). Ovako uskladištena energija u zavojnom vretenu zajedno sa uloženom silom dovodi do klizanja i bržeg kretanja suporta. Kako se brzina pove ćava trenje opada i dolazi do toga da se trenje zamenjuje klizanjem. Postoji mogućnost da se ovaj ciklus ponovi i dovede do greške u pozicioniranju i do neujednačenog (skokovitog) kretanja. Ovaj fenomen je poznat kao stick-slip  fenomen a posledica je postojanja Coulon-ovog trenja. Pojava je naročito značajna kod numerički upravljanih mašina, gde se efekta stick-slip-a manifestuje u procesu ulaska alata u numeri čki zadatu koordinatu. Postojanje izvesne vrednosti Culon-ovog trenja pri kretanju pomakom, je u opštem slučaju poželjno sa gledišta prigušenja i dostizanja pozicione ta čnosti, ali veće vrednosti trenja dovode do uvijanja elastičnih elemenata sistema i efekta stick-slip-a. Da bi ovim efektom moglo da se upravlja, potrebno je da se nađu optimalne vrednosti Culon-ovog trenja koje zadovoljavaju različite konstrukcione zahteve. U pristupu proračuna, dinamički model koji služi za objašnjenje pojave stick-slip-a zamenjuje elastično dejstvo elemenata prenosa oprugom krutosti (K C) kao na slici 3.3: 10

 

 Komponenete NUMA

•

V

z, z K C m

FV

FTR

Slika 3.3 Dinamički model za objašnjenje efekta stick-slip-a Matematički model koji dgovara dinamičkom modelu sa slike 3.3 je: d 2z m + FTR  + K C ∗ z = FV   dt Gde je FV

=

K C ∗ V ∗ t

 

m- masa klizača i alata FTR -sila -sila trenja, Culon-ovo trenje K C-krutost opruge, ukupna krutost svih elemenata prenosa koji u čestvuju u

kretanju V-nominalna brzina kretanja klizača FV-sila vuče Ako se zatim predpostavi da je sila trenja u zavisna od brzine klizanja sledi: dz F

TR  =

F

0 −

c∗

F

F

c dt  

i kada se izvrši zamena dobija se: d 2z dz m 2 − c + K C ∗ z = K C ∗ V ∗ t − F0   dt dt Iz ove jednačine proizilazi da do smanjenja efekta stick-slip-a dolazi ako je a) masa elementa (m) mala  b) krutost elemenata (K C) velika c) vrednost koeficijenta trenja (µ) mala (Slika 3.4) Smanjenje mase klizača i alata (m), moguće je konstrukciono samo u ograničenoj meri, te se praktično kroz smanjenje mase ne može bitno da utiče na efekat stick-slip-a. 11

 

 Komponenete NUMA

Krutost elementata (K C) takođe neznatno pomera granicu pojave stick-slip-a. Potrebno je veliko povećanje torzione krutosti konstrukcijom kratkih vretena velikog  prečnika, da bi se osetio koristen efekat. µ 

µD µ11

µ12 •

z Slika 3.4 Područ je stick-slip-a Da bi smanjili mogućnost pojave stick-slip-a, potrebno je da postoji minimalno i konstantno trenje između površina u kontaktu. To se postiže korišćenjem traka od materijala kao što je   politetrafluoroetilen (PTFE)  ili oblaganjem površina vođica turcitom.

Turcit je specijalna vrsta plastike sa česticama grafita dodatim na površini.

Ovakvi materijali imaju mali i konstantan koeficijent trenja. Kada se trake izduže, tako da greška pri poravnanju pre đe dozvoljenu granicu, one se mogu zameniti. Vođice koje se koriste kod alatnih mašina imaju razli čite oblike, i to: cilindrič ne, ne, V-vođ ice ice (prizmatič ne ne vođ ice), ice), ravne i vođ ice ice u obliku lastinog repa. Na slici 3.5 dat je poprečni presek obloženih vođica.Obloga se može staviti na V-vođice, ravne i

vođice u obliku lastinog repa.

Ravno vo|enje

Vođenje u obliku

V vođenje

lastinog repa 12

 

 Komponenete NUMA

sl.3.5 Poprečni presek obloženih vođica

3.3.2 V-vođice V ili obrnuto V, vo đice su vođice koje se najčešće koriste kod alatnih mašina naročito na postolju struga. Jedna od prednosti V (obrnutoV) vo đica je u tome da trošenje ne utiče na paralelnost vođica sa vretenom. Kada gornji član “sedne” na donji postoji direktan kontakt između površina čime se automatski obezbeđuje poravnanje. Zbog toga nisu potrebne korekcione letve za popunjavanje zazora prouzrokovanog trenjem. Na nekim mašinama uglovi V-a su razli čiti što smanjuje mogućnost neravnomernog nošenja V strana. Većina letvi ima kombinaciju V i ravnih vo đica (Slika 3.6) i to da bi spre čili uvijanje strana i odizanje suporta od vođica

Slika 3.6 V vođice

3.3.3 Ravne i vođice u obliku lastinog repa Iako V vođice imaju određene prednosti, kod CNC mašina se koriste ravne vo đice (Slika 3.7) i vođice u obliku lastinog repa (Slika 3.8). U odnosu na ostale vođice ravne vođice imaju bolju noseću sposobnost. Posle perioda korišćenja može doći do habanja vođica zahvaljujući klizanju jedne površine o drugu.

13

 

 Komponenete NUMA

Slika 3.7 Ravne vođice

Slika 3.8 Vođice u obliku lastinog repa

Korekcione letve se koriste da osiguraju tačnost spajanja kliznih delova ravnih i vođica u obliku lastinog repa. One imaju konusni oblik i služe za redukciju suvišnog zazora prouzrokovanog habanjem. Kod V vođica, ravnih i vođica u obliku lastinog repa kontakt metal-na-metal, izveden  je sa livenim gvož đem-na-liveno gvožđe. Liveno gvožđe može da bude termi čki tretirano (kaljeno) da bi mu se pove ćala tvrdoća i da bi se postigla tačnost obrađene površine. Ranije su se nakon obrade na odlivku mašine ili odlivku stuba, vo đice često ručno grebale (tuširale) da bi se obezbedilo efikasno nošenje kliza ča na vođice. Sada se, iako se i dalje vrši ograničeno grebanje, obrada vrši na preciznim brusilicama. Kada je vođica sastavni deo odlivka i kada se posle izvesnog vremena izhaba,  potrebno je rastaviti mašinu, zameniti (obraditi) vođice, čime se ponovo uspostavlja njena tačnost. Da bi se prevazišli ove poteškoće, predobrađena kaljena čelična vođica je učvršćena za odlivak (podlogu) mašine i ona može da bude zamenjena ako do đe do habanja ili oštećenja funkcionalne vođice.

3.3.4 Cilindrične vođice

14

 

 Komponenete NUMA

Kod cilindričnih vođica unutrašnji prečnik nosećeg kućišta obezbeđuje oslonac svuda oko vođice, kao što je prikazano na slici 3.9. Za relativno male traverze i mala optere ćenja, cilindrične vođice su veoma efikasne. Ograničenje pri korišćenju ovih vođica za duge traverze je u tome da je vode ća šipka oslonjena samo na krajevima i može da se, pod dejstvom opterećenja na sredini, uvije ili ulegne.

3.3.5 Vođice sa antifrikcionim linearnim kretanjem Ova vrsta vođica se koristi kod CNC mašina i to da  bi : a) Smanjile habanje  b) Obezbedile mirno kretanje c) Smanjile trenje

Slika 3.9 Cilindir čna vođica

d) Smanjile generisanje toplote Antifrikcione vođice se takođe koriste da bi se prevazišao relativno visok koeficijent trenja kod kontakta metal-na-metal. One koriste kotrljajuće elemente između pokretnih i nepokretnih delova mašine i u odnosu na vođice sa trenjem obezbeđuju sledeće prednosti: a) Mali otpor trenju  b) Bez stick-slip efekta c) Jednostavnost sastavljanja d) Komercijalno su raspoložive i isporučuju se u stanju spremnom za ugradnju e) Sposobnost nošenja velikih opterećenja f) Mogućnost predopterećenja sa većim silama g) Veća brzina traverse đ

đ

đ

U pore enju sa vo icama sa trenjem glavni nedostatak ovih vo ica je njihova mala sposobnost prigušenja. Proizvođači mašina alatki koriste više konstrukcionih opcija za vođice sa antifrikcionim linearnim kretanjem i to: recirkulacionom posteljicom, linearne ležajeve sa kuglicama i valjcima kao recirkulacione vo đice sa antifrikcionim linearnim kretanjem, recirkulacione valjkaste ležajeve i poprečne valjkaste ležajeve. Iako rotirajući elementi ležajeva imaju slabije karakteristike prigušenja od vo đica sa trenjem zbog veće  brzine traverse vođice sa antifrikcionim linearnim kretanjem, se više koriste.

15

 

 Komponenete NUMA

 Recirkulaciona posteljica

 Na slici 3.10 prikazana je konstrukcija sa recirkulacionom posteljicom. Proizvođači na tržištu nude zaptivene i nezaptivene vođice, što je prikazano na slici 3.11. Najta čnija tolerancija vratila za neke aplikacije iznosi 0.005 mm

Slika 3.10 Detalj unutrašnje konstrukcije recirkulacione posteljice  Linearni ležajevi sa kuglicama i valjcima

Veliki broj mašina uglavnom koriste valjke da bi obezbedili kretanje kotrljanjem. đ

đ

Valjci se kotrljaju preko vo ica koje su izra ene na odlivku mašine. One veoma efikasno obezbeđuju mirno i lako kretanje, ali zahtevaju tačnost forme pri izradi na odlivku. Površine koje su u kontaktu sa valjcima treba da budu kaljene i da imaju ravnu teksturu.

Slika 3.11 Zatvoreni i otvoreni tipovi recirkulacione posteljice Da bi smanjili problem izrade i ta čnosti forme, na postolju mašine mogu da budu  pričvršćene okaljene čelične šine sa specijalizovanim oblikom za vo đenje (sl. 5.16), a duž šina se pokreće po par specijalnih blokova sa recirkulacionim kuglicama. Kuglice obezbeđuju kretanje kotrljanjem i sve dok kontaktna forma šina odgovara formi kuglica  postojaće kontakt po liniji između kuglica i šina. Ovim postupkom je smanjen koeficijent trenja i nema stick-slip efekta. Ove vođice zahtevaju izuzetno preciznu izradu. 16

 

 Komponenete NUMA

Tolerancija ukupne sklopne visine H (sl. 5.16) je oko 10 µm, dok je visinska razlika za dati komplet u granicama od 5 µm (maksimum). Tolerancija dimenzuje A je 15 µm, sa varijacijama od 10µm (maksimum) za dati komplet šina i ležišnog bloka. blok a.  

   H

A

Slika 3.12 Linearni ležaj sa kuglicama Različite forme linearnih vođica su prikazane na slici 3.12, dok je primena i metode montiranja ovih vođica objašnjena na slici 3.13

Slika 3.12 Različite forme linearnih vođica  Na slici 3.14 prikazana je još jedn jednaa forma vode ćih šina sa pravougaonim poprečnim  presekom.One su izarađene od kaljenog čelika pričvršćenog na osnovu mašine, dok se  pravougaoni blok sa recirkulacionim valjcima-iglama kreće preko vodeće površine obezbeđujući tako kretanje kotrljanjem. Par kotrljajućih blokova (međusobno razdvojenih) je pričvršćeno za svaku vodeću površinu.

17

 

 Komponenete NUMA

Korišćenje jedne šine

Krišćenje dve šine pri čemu se LM blok kreće

Krišćenje dve šine pri čemu se LM šina kreće

ć

Koriš enje dve šine jedne naspram druge Slika 3.13 Primena i metode montiranja linearnih ležajeva

Slika 3.14 Primer upotrebe linearnog ležaja sa valjcima Da bi se obezbedio dobar klizno-vodeći sistem potrebno je najmanje 12 kotrljajućih  blokova. Ovakve vođice se koriste za relativno velika opterećenja. Na slici 3.15  prikazana je upotreba ovakvih vođica dok je na slici 5.23 prikazana slikovita ilustracija ovih vođica.

18

 

 Komponenete NUMA

Slika 3.15 Upotreba linearnih ležajeva sa valjcima

3.3.6 Ostale vođice Pored konvencijalnih tipova vođica u upotrebi su i sledeći tipovi vođica a) Hidrostatičke  b) Aerostatičke vođice

19

 

 Komponenete NUMA

Slika 3.16 Slikovita ilustracija linearnih ležajeva sa valjcima Kod hidrostati č  kih vođ ica ica  površina klizača je odvojena od vo đice veoma tankim č kih filmom fluida pod pritiskom većim od 300 bar-a. Uljni film se pri kretanju održava uz  pomoć spoljnjeg hidrauličnog agregata koji stvara odgovarajuši pritisak. Pozitivan zazor između vođica je kontrolisan i mali je, ili ne postoji u stacionarnom stanju kada mašina ili agregat ne rade, a stvara se smo pod dejstvom pritiska ulja. Habanje trenjem i stick-slip efekt su u potpunosti eliminisani. Uz pomoć  ovih vođica dobija se visok stepen dinamičke krutosti i prigušenja pa obe ove karakteristike doprinose dobrim sposobnostima obrade. Upotreba ovih vođica ograničena je visokom cenom izrade i teškoćama pri sastavljanju.

kih vođ ica ica kliač  je podignut na jastuku koji se formira Kod aerostati č  č kih

komprimovanjem vazduha, čime se u potpunosti razdvajaju kliza č  i površina vođica. Osnovno ograničenje ovih vođica je njihova slaba krutost što ograni čava njihovo korišćenje samo na pozicionu upotrebu (mašina za koordinatno merenje). Izbor vođica za pojedinu upotrebu u osnovi zavisi od zahteva nosivosti, prigušenja i  brzine traverse. Da bi dobili maksimalnu korist većina proizvođača alatnih mašina kombinuje vođice sa trenjem, antifrikcione vođice i frikcione vođice sa turcitnom ili PTFE oplatom. Ovakva kombinacija obezbeđuje noseći kapacitet antifrikcionih vođica i  prigušne sposobnosti vođica sa trenjem. Stoga se, zarad ispravnog i komecijalno oprevdanog izbora vođica, upredno navodi nekoliko karakteristika koje vođenje treba da ispuni. Upoređivanje je vršeno za dve vrste vođenja: klizno i korljajno što se vidi iz tabele 3.1 Tabela 3.1 Osobine

Klizno vođenje

Kotrljajno vođenje

Prigušivanje vibracija

Dobro

Slabo

Tačnost vođenja Opseg broja obrtaja

Dobra širok

Srednja Srednji

Troškovi održavanja

Veliki

Mali

Mogućnost hlađenja

Velika

Srednja 20

 

 Komponenete NUMA

Pogonska sigurnost Slaba Visoka U tabeli 3.2 date su osobine i primena linearno uležištenih vođica čiji je način funkcionisanja opisan u prethodnom delu teksta. Tabela 3.2 Tip vođica

Osobine

HSR.. TA HSR.. TB HSR.. TR

Primena

Velika opterećenja.Tip vođica sa visokom krutošću i izuzetne tvrdoće. Dug vek trajanja i  povećana nominalna nosivost, (samoregulišući tip-jedinstvena zahvaljujući velikom prečniku nosivost u četiri pravca kuglica. Veliki raspon upotrebe zbog jedinstvene nosivosti u četiri  pravca . Manjak krutosti u

Mašinski centri CNC strugova: X, Y, Z pristup alata za teško struganje Kod brusilica dovodi brusni to čak na osovinu Mesta na kojima je potrebna visoka tačnost pri velikim momentima

 povratnom radijalnom pravcu. tip- Ekstremno tanak tip sa visokom čvrstoćom. Odgovarajući tip za mesta sa prostornim ograničenjem. Moguće je  prednapregnuto montiranje.

X, Y, Z ose mašina sa električnim  pražnjenjem X i Z ose CNC strugova. Montažni roboti; Transportni uređaji

HR (samoregulišući razdvojive)

HRA

HR7 (samoregulišući razdvojive) HRU (samoregulišući razdvojive)

tip- Dovoljne su za formiranje vo đica sa jednomšinom. Postoji tip- mogućnost da se prednapregnu. Mašine za automatsko montiranje. Izuzetno velika nosivost. Visoka čvrstoća po montiranju.

Sklopni mehanizam za ploče štampanog kola. Merne instrumente. Izmenjivače alata. Kod brusilica dovodi brusni to čak na osivinu. Mašine kod kojih je  potrebna visoka tačnost pri jakim momentima

Samoregulišuće, postiže se mirno kretanje sa visokom tačnošću. Blokovi sa linearnim kretanjem su kompaktni i izuzetno čvrsti zbog svoje konstrukcije

Industrijski roboti. Pomeranje stola kod brusilica. X i Y ose mašina sa elektr.  pražnjenjem.transportna  pražnjenjem.transport na opremakod fleksibilnih mašinskih sistema. Precizni stolovi, kod  bušilica, presa za prosecanje prosecanje

SR.. T (samoregulišuće)

Za grubu upotrebu. Moguće je  prednapregnuto montiranje Mašine za zavarivanje. Transport opreme. Automatsko farbanje. Izmenjivač alata. Robot za prenos opreme. Algoritam za izbor odgovarajućeg tipa linearnog ležaja sa kuglicama dat je u daljem

 NSR... TBC (samoporavnavajuć)

tekstu. Ovaj algoritma je dao jedan od velikih proizvođača linearnih ležajeva THK.

21

 

 Komponenete NUMA

1. Postavljanje rednih uslova Raspoloživi prostor za elemente za linearno vo đenje Dimenzije (raspon, broj blokova za linearno vođenje, broj šina i vuča) Pravac instalacije (horizontalni, vertikalni, pod uglom Pravac, napadna tačka i intenzitet sila koje deluju na klizače Frekvencija upotrebe vođica Traženi radni vek elemenata za vo đenje Preciznost kretanja (visoka - sledi iz kriterijuma) kr iterijuma) Uslovi održavanja 

2. Selektovanje odgovarajućeg tipa Izbor konstruktivnog izvođenja

3.Proračun opterećenja Proračun opterećenja kojim blokovi deluju na vođice

4. Proračun ekvivalentnih opterećenja Pretvaranje opterećenja kojim blokovi deluju u svim  pravcima u ekvivalentno opterećenje 

5. Proračun statičkog stepena sigurnosti Upoređivanje statičkog stepena sigurnosti za osnovno statičko opterećenje i maksimalno  proračunato opterećenje 

Statički stepen sigurnosti  je dobar  

 NE

9. Proračun krutost

10. Prop. tačnosti

Određ. rad. zazora Određ. načina montir.