¿Qué son las guías de la máquina y cómo elegirlas?

Las guías son la parte más importante de las máquinas herramienta, ya que de ellas depende la precisión del movimiento de la herramienta. En el artículo aprenderá cuáles son las guías circulares y lineales para máquinas CNC, cuál es mejor elegir: rodillos, bolas u otras guías de aluminio.

Cualquier movimiento mutuo de la pieza de trabajo y la herramienta se produce a lo largo de guías, una especie de rieles. El cuerpo de trabajo de la máquina o un dispositivo con una pieza de trabajo fijada camina a lo largo de ellos. Y dado que estos movimientos afectan directamente a la calidad del producto, las guías deben cumplir una serie de requisitos.

• Rigidez y dureza. En el trabajo de metales, se producen grandes fuerzas de corte: 100 kg o más. Es imposible permitir que el cuerpo de trabajo de la máquina "camine" más que la calidad especificada. Por lo tanto, las guías están hechas de grados de acero aleado: ШХ-15, 95Х18, seguido de un tratamiento térmico, así como varios tipos de cerámica.

• Fuerza de fricción reducida. Al mecanizar piezas complejas en máquinas CNC, la herramienta se mueve con tirones y aceleraciones. Y debido al aumento de la fricción, se pierde la precisión de sus movimientos.

• Resistente al desgaste. En modelos sencillos de máquinas para trabajar la madera, las guías se funden en una sola pieza con la bancada, y en las máquinas CNC se conectan mecánicamente a ella. Pero en todos los casos, la reparación es un asunto difícil y responsable.

Dado que hay muchos tipos y modelos de máquinas, las guías para ellos son diferentes.

Los movimientos de conformación de cualquier máquina son de rotación y movimiento lineal. Necesitan las guías adecuadas.

• Las mesas redondas se utilizan a menudo en mesas giratorias donde la pieza de trabajo se mecaniza desde todos los lados. Se encuentran en fresadoras y máquinas de 5 ejes.

• Los cabezales de potencia y las pinzas de los tornos y las máquinas multiusos con CNC se mueven de forma lineal vertical y horizontalmente.

• Se necesitan inclinados para máquinas herramienta especializadas.

Cuanto más fácil es hacer guías, más baratas son, pero no siempre dan la precisión de movimientos requerida. Por lo tanto, es necesario elegir correctamente la forma de la sección transversal.

• Rectangular, fundido al mismo tiempo con la cama, el más sencillo. A menudo se encuentra en máquinas de sobremesa económicas.

No difieren en la alta precisión del trabajo, porque debido al desgaste, aparece un juego entre el riel y el buje. Pero se pueden reparar, son fáciles de pulir.

• Triangular o prismático, más precisamente, porque gracias a los bordes biselados, no hay huecos. Fueron ampliamente utilizados en la construcción de máquinas herramienta, pero ahora están siendo reemplazados gradualmente por otros tipos.

• Ejes cilíndricos pulidos - simple y común, fácil de instalar en la máquina o reemplazar. El endurecimiento por inducción y el acabado superficial garantizan la resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de fricción. Pero hay un inconveniente: la sujeción a lo largo de los bordes conduce a la flacidez por su propio peso o debajo de la masa de la pinza. Un poco, pero ya genera errores en el producto. Por lo tanto, tales guías no están hechas de más de 1 m, y la relación entre el diámetro y la longitud del eje debe ser de al menos 0,05, y preferiblemente de 0,06 a 0,1.

• Ejes estriados mejor resistencia a la flexión y la torsión. Y el buje, que se desplaza a lo largo del eje, no puede girar por sí solo, lo que añade rigidez a toda la máquina. Las desventajas de los ejes estriados son las mismas que las de los ejes pulidos.Y una cosa más: el eje estriado es difícil de instalar correctamente en la máquina, por lo que son raros.

• Carril cilíndrico - estas son guías redondas ordinarias, pero en toda su longitud están soldadas al soporte prismático. Esto aumenta la rigidez. Cuando la máquina está trabajando con piezas de trabajo grandes, estas guías se doblan con la cama, por lo que la posición relativa de la herramienta o pieza de trabajo no cambia. Esto significa que aumenta la precisión. Y esos rieles son económicos.

• "Encajar" utilizado en máquinas herramienta pesadas que requieren rigidez y estabilidad bajo cargas alternas y estáticas. Están fundidos en una sola pieza con la cama, lo que dificulta su reparación cuando se usan. Solo un fabricante o una persona muy discreta que trabaje a mano podrá rectificar los planos en toda su longitud. Pero tales rieles sirven durante mucho tiempo.

• Perfiles de acero y aluminio - el más confiable en el trabajo. Gracias a las ranuras por las que se mueven las bolas o rodillos, dichas guías sujetan bien la carga, no juegan, no se retuercen ni se doblan.

La calidad de la máquina está influenciada no solo por los rieles en sí, sino también por su casquillo de acoplamiento. En ingeniería mecánica, se combinan en un término: guías. La fricción, la precisión del posicionamiento y todo lo que afecta al movimiento depende del diseño de este par. Por eso, las guías se hacen diferentes: deslizantes, rodantes y combinadas.

En ellos, el casquillo de la pinza sobre bolas o rodillos se desplaza a lo largo del carril. En el manguito se realizan unas ranuras de tornillo especiales, gracias a las cuales las bolas, cuando llegan al borde, vuelven a su posición original. Se parece a un rodamiento. Esta solución tiene muchas ventajas.

• Buenas propiedades dinámicas y baja fricción. - la pinza puede acelerar y detenerse rápidamente. Esto es esencial para el mecanizado de precisión de piezas pequeñas como cortes y ranuras.

• Baja disipación de calor - los rieles no se deforman por efectos térmicos. Esto es especialmente bueno para equipos de alta precisión (precisión).

• Facil de mantener - cuando está desgastado, es suficiente reemplazar las bolas. Son más blandos que el riel de guía y, por lo tanto, se desgastan más rápido.

Pero hay un inconveniente: una pequeña capacidad de amortiguación. Esto significa que las vibraciones generadas durante el corte se transmiten invariablemente a la cama. Esto reducirá la precisión del mecanizado y provocará desperdicios. Las vibraciones ocurren, por ejemplo, cuando el material es desigual en las operaciones de desbaste.

Las guías de rodillos tienen un diseño ligeramente diferente. Son rodillo y bola.

• Los de rodillo soportan cargas más altas que los de bola. Pero la fricción que se produce en los extremos de los rodillos reduce las propiedades dinámicas.

• Los rodamientos de bolas son más adecuados para trabajos de precisión, pero no toleran datos de corte elevados.

Para condiciones difíciles, se necesitan otras construcciones.

En ellos, el manguito se desliza a lo largo del riel a lo largo de la capa de lubricante. Debido a la gran área de soporte, pueden soportar cargas importantes, incluidas cargas de impacto, por lo que se utilizan ampliamente en los modos de procesamiento inicial. Pero en estas guías, la fuerza de fricción estática es mucho mayor que la fuerza de fricción del movimiento, por lo tanto, a bajas velocidades, los nodos no se mueven uniformemente, sino en saltos.

Para compensar esto, se utilizan varias soluciones técnicas.

• Los hidrodinámicos tienen un diseño simple y confiable. En ellos, el aceite se aspira a través de las ranuras de lubricación entre el riel y el casquillo, que separa las superficies de fricción. Estas ranuras se encuentran a lo largo de toda la longitud del riel. Estas guías tienen una gran rigidez y buenas propiedades de amortiguación. Desventajas: funcionan bien solo a altas velocidades, de lo contrario no hay efecto hidrodinámico. Además, las condiciones de funcionamiento se deterioran durante la aceleración y la desaceleración.Estas guías se utilizan ampliamente en máquinas de cepillado y carrusel.

• Los hidrostáticos carecen de estas desventajas. En ellos, la lubricación se suministra a presión desde una bomba, por lo tanto, en la superficie siempre hay una película de aceite con un grosor de 10-50 micrones y, a veces, 100 micrones.

Pero tienen serios inconvenientes: necesitan equipos para hacer circular y filtrar el aceite, se calienta durante el funcionamiento y se necesitan dispositivos especiales para fijar la pinza en la posición deseada. Además, el sistema es difícil de mantener.

Las guías hidrostáticas se utilizan ampliamente en máquinas herramienta CNC pesadas y únicas de alta precisión. Están abiertos y cerrados. Los extremos abiertos (sin tiras) tienen un diseño más simple y se utilizan en condiciones de funcionamiento estables y una gran masa de calibre. Los cerrados resisten mejor la flexión y el vuelco, pero requieren una construcción cuidadosa y costosa.

• Los aerostáticos usan aire en lugar de aceite. Por lo tanto, tienen baja fricción, alta precisión y durabilidad. Y si quita el suministro de aire, la pinza quedará fijada de forma segura, a diferencia de los dispositivos hidrostáticos. Pero su rigidez y dinámica son peores, además, debido a la baja densidad del aire, aparecen fluctuaciones. Además, los conductos de aire deben limpiarse con regularidad.

Estas guías han demostrado su eficacia en máquinas herramienta ligeras. Se utilizan en máquinas de medición de coordenadas, máquinas de PCB y equipos similares.

Se utilizan lubricación semifluida o líquida, fricción mixta de rodadura-deslizamiento y otras soluciones. Proporcionan una gran rigidez y un funcionamiento suave. Pero tienen una vida útil corta.

La tarea principal es asegurarse de que no haya nada más que aceite entre las partes que se frotan. Para ello, las guías están protegidas con dispositivos especiales.

• La protección corrugada de goma no proporciona refrigerante (líquido de corte) entre en contacto con productos metálicos, lo protegerá contra el polvo y los escombros pequeños. Pero no soportará virutas afiladas u objetos grandes, por ejemplo, si la pieza de trabajo cae sobre la cama.

• La protección antivuelco es más confiable. Cuando la pinza se mueve, se enrolla y, por otro lado, por el contrario, se despliega. Por lo tanto, las guías siempre están cubiertas con una cinta metálica, aunque de paredes delgadas.

• Telescópico es el más confiable. La caja gruesa se expande a toda la longitud de las guías y las cierra por todos lados.

Pero tenga en cuenta que cuanto más masiva es la protección, más esfuerzo se necesita para doblarla. Y más fuerte es la fricción. Por lo tanto, no debe tomar la versión telescópica para máquinas débiles o precisas que necesitan altas cualidades dinámicas. Pero tampoco se recomienda ahorrar en protección.

• A veces, las guías deben limpiarse a mano. Esto requiere un raspador.

• Y si se generan demasiados desechos durante el funcionamiento, es aconsejable fijar el limpiaparabrisas en la pinza.

Y a la tecnología le encanta acicalarse.

• Un trapo es ideal para eliminar la suciedad y el aceite viejo de las superficies.

• Y el aceite para lubricar superficies protege las piezas de la corrosión. Además, periódicamente es necesario enjuagar las guías en aceite para limpiarlas de óxidos.

Pero si estas herramientas no funcionan, siempre puede comprar guías nuevas.

Al reparar, simplemente puede comprar las mismas guías. O puede actualizar la máquina. Solo considere una serie de puntos.

• Las guías están precargadas. Está regulado por el diámetro de las bolas o rodillos del carro. Por ejemplo, para tornos con CNC en los ejes X e Y, la fuerza de interferencia debe ser 0.08C. Y para el eje Z, debería ser 0.13C. Entonces se garantiza la alta rigidez de toda la estructura.

• Las guías deben coincidir con la clase de precisión de toda la máquina.

Determina el tipo de producto.

• Para piezas blandas de menos de 1 m de largo, son adecuados los ejes pulidos.

• Para afilar metal o piezas grandes de madera, necesita rieles de perfil.

Y finalmente, compre componentes solo en tiendas de confianza.