Quels sont les guides machine et comment les choisir ?

Les guidages sont la partie la plus importante des machines-outils, car la précision du mouvement de l'outil en dépend. Dans l'article, vous apprendrez quels sont les guides circulaires et linéaires pour machines CNC, qu'il est préférable de choisir - guides à rouleaux, à billes ou autres en aluminium.

Tout mouvement mutuel de la pièce et de l'outil se produit le long de guides - une sorte de rails. Le corps de travail de la machine ou un appareil dans lequel une pièce est fixée marche le long d'eux. Et comme ces mouvements affectent directement la qualité du produit, les guides doivent répondre à un certain nombre d'exigences.

• Rigidité et dureté. Dans le travail des métaux, des forces de coupe importantes se produisent - 100 kg ou plus. Il est impossible de permettre au corps de travail de la machine de "marcher" plus que la qualité spécifiée. Par conséquent, les guides sont constitués de nuances d'acier allié - ШХ-15, 95Х18, suivies d'un traitement thermique, ainsi que de divers types de céramiques.

• Faible force de frottement. Lors de l'usinage de pièces complexes sur des machines CNC, l'outil se déplace avec des à-coups et des accélérations. Et en raison de la friction accrue, la précision de ses mouvements est perdue.

• Résistant à l'usure. Dans les modèles simples de machines à bois, les guides sont coulés d'une seule pièce avec le banc et dans les machines CNC, ils y sont mécaniquement reliés. Mais dans tous les cas, la réparation est une entreprise difficile et responsable.

Comme il existe de nombreux types et modèles de machines, les guides qui les concernent sont différents.

Les mouvements de mise en forme de toute machine sont la rotation et le mouvement linéaire. Ils ont besoin des guides appropriés.

• Les tables rondes sont souvent utilisées dans les tables rotatives où la pièce est usinée de tous les côtés. On les retrouve dans les fraiseuses et les machines 5 axes.

• Les têtes motrices et les supports des tours et des machines multi-opérations avec CNC se déplacent le long de la linéaire verticalement et horizontalement.

• Les inclinaisons sont nécessaires pour les machines-outils spécialisées.

Plus il est facile de faire des guides, moins ils sont chers, mais ils ne donnent pas toujours la précision de mouvements requise. Par conséquent, il est nécessaire de choisir correctement la forme de la section transversale.

• Rectangulaire, coulé en même temps que le lit, le plus simple. Souvent trouvé dans les machines de table bon marché.

Ils ne diffèrent pas par une grande précision de travail, car en raison de l'usure, un jeu apparaît entre le rail et la bague. Mais ils peuvent être réparés, ils sont faciles à polir.

• Triangulaire ou prismatique, plus précisément, car grâce aux bords biseautés, il n'y a pas d'espace. Ils étaient largement utilisés dans la construction de machines-outils, mais sont maintenant progressivement remplacés par d'autres types.

• Arbres cylindriques polis - simple et commun, facile à installer sur la machine ou à remplacer. Le durcissement par induction et la finition de surface garantissent une résistance à l'usure et un faible coefficient de frottement. Mais il y a un inconvénient - la fixation le long des bords entraîne un affaissement sous son propre poids ou sous la masse de l'étrier. Un peu, mais conduit déjà à des erreurs de produit. Par conséquent, ces guides ne sont pas plus longs que 1 m, et le rapport du diamètre à la longueur de l'arbre doit être d'au moins 0,05, et de préférence de 0,06-0,1.

• Arbres cannelés meilleure résistance à la flexion et à la torsion. Et la douille, qui se déplace le long de l'arbre, ne peut pas tourner toute seule, ce qui ajoute de la rigidité à l'ensemble de la machine. Les inconvénients des arbres cannelés sont les mêmes que ceux des arbres polis.Et encore une chose - l'arbre cannelé est difficile à installer correctement sur la machine, ils sont donc rares.

• Rail cylindrique - ce sont des guides ronds ordinaires, mais sur toute leur longueur ils sont soudés à un support prismatique. Cela augmente la rigidité. Lorsque la machine travaille avec de grandes pièces, ces guides sont pliés avec le banc, de sorte que la position relative de l'outil ou de la pièce ne change pas. Cela signifie que la précision augmente. Et de tels rails sont peu coûteux.

• "Queue d'aronde" utilisé dans les machines-outils lourdes qui nécessitent rigidité et stabilité sous des charges alternées et statiques. Ils sont coulés d'un seul tenant avec le lit, ce qui les rend difficiles à réparer lorsqu'ils sont usés. Seul le fabricant ou une personne très discrète qui travaillera à la main pourra meuler les rabots sur toute la longueur. Mais de tels rails servent pendant longtemps.

• Profilés en aluminium en acier - le plus fiable au travail. Grâce aux rainures le long desquelles se déplacent les billes ou les rouleaux, ces guides maintiennent bien la charge, ne jouent pas, ne se tordent pas et ne se plient pas.

La qualité de la machine est influencée non seulement par les rails eux-mêmes, mais aussi par leur contre-manchon. En génie mécanique, ils sont combinés en un seul terme - guides. Le frottement, la précision de positionnement et tout ce qui affecte le mouvement dépend de la conception de cette paire. Par conséquent, les guides sont rendus différents: coulissants, roulants et combinés.

Dans ceux-ci, le manchon de l'étrier sur billes ou rouleaux se déplace le long du rail. Des rainures de vis spéciales sont réalisées sur le manchon, grâce auxquelles les billes, lorsqu'elles atteignent le bord, reviennent à leur position d'origine. Cela ressemble à un roulement. Cette solution présente de nombreux avantages.

• Bonnes propriétés dynamiques et faible frottement - l'étrier peut accélérer et s'arrêter rapidement. Ceci est essentiel pour l'usinage de précision de petites pièces telles que les découpes et les rainures.

• Faible dissipation de chaleur - les rails ne sont pas déformés du fait des effets thermiques. Ceci est particulièrement bon pour les équipements de haute précision (précision).

• Facile à maintenir - en cas d'usure, il suffit de remplacer les billes. Ils sont plus souples que le rail de guidage et s'usent donc plus rapidement.

Mais il y a un inconvénient - une petite capacité d'amortissement. Cela signifie que les vibrations générées lors de la coupe sont invariablement transmises au banc. Cela réduira la précision de l'usinage et entraînera des rebuts. Des vibrations se produisent, par exemple, lorsque le brut est irrégulier lors des opérations d'ébauche.

Les guides à rouleaux sont de conception légèrement différente. Ce sont des rouleaux et des billes.

• Les rouleaux supportent des charges plus élevées que les balles. Mais le frottement qui se produit aux extrémités des rouleaux réduit les propriétés dynamiques.

• Les roulements à billes sont mieux adaptés aux travaux de précision, mais ne tolèrent pas des données de coupe élevées.

Pour des conditions difficiles, d'autres constructions sont nécessaires.

En eux, le manchon glisse le long du rail le long de la couche de lubrifiant. En raison de la grande surface de support, ils peuvent supporter des charges importantes, y compris des chocs, ils sont donc largement utilisés dans les modes de traitement initiaux. Mais dans ces guides, la force de frottement statique est beaucoup plus élevée que la force de frottement de mouvement, par conséquent, à basse vitesse, les nœuds ne se déplacent pas uniformément, mais par sauts.

Pour pallier à cela, diverses solutions techniques sont utilisées.

• Les hydrodynamiques ont une conception simple et fiable. Dans ceux-ci, l'huile est aspirée par les rainures de lubrification entre le rail et la bague, qui sépare les surfaces de frottement. Ces rainures sont situées sur toute la longueur du rail. Ces guides ont une grande rigidité et de bonnes propriétés d'amortissement. Inconvénients - ils ne fonctionnent bien qu'à haute vitesse, sinon il n'y a pas d'effet hydrodynamique. De plus, les conditions de fonctionnement se détériorent lors des accélérations et décélérations.Ces guides sont largement utilisés dans les machines à raboter et à carrousel.

• Les hydrostatiques sont dépourvus de ces inconvénients. En eux, la lubrification est fournie sous pression par une pompe. Par conséquent, à la surface, il y a toujours un film d'huile d'une épaisseur de 10 à 50 microns et parfois de 100 microns.

Mais ils présentent de sérieux inconvénients - ils ont besoin d'équipements pour faire circuler et filtrer l'huile, le chauffage se produit pendant le fonctionnement et des dispositifs spéciaux sont nécessaires pour fixer l'étrier dans la position souhaitée. De plus, le système est difficile à entretenir.

Les guides hydrostatiques sont largement utilisés dans les machines CNC lourdes et uniques de haute précision. Ils sont ouverts et fermés. Les embouts ouverts (sans bandes) sont de conception plus simple et sont utilisés dans des conditions de fonctionnement stables et une masse d'étrier importante. Les fermés résistent mieux à la flexion et au basculement, mais nécessitent une construction soignée et coûteuse.

• Les aérostatiques utilisent de l'air au lieu de l'huile. Par conséquent, ils ont un faible frottement, une haute précision et une durabilité. Et si vous supprimez l'alimentation en air, l'étrier sera solidement fixé, contrairement aux dispositifs hydrostatiques. Mais leur rigidité et leur dynamique sont pires, de plus, en raison de la faible densité de l'air, des vibrations apparaissent. De plus, les passages d'air doivent être nettoyés régulièrement.

Ces guides ont fait leurs preuves dans les machines-outils légères. Ils sont utilisés dans les machines à mesurer tridimensionnelles, les machines à circuits imprimés et les équipements similaires.

Une lubrification semi-liquide ou liquide, une friction mixte roulement-glissement et d'autres solutions sont utilisées. Ils offrent une grande rigidité et un bon fonctionnement. Mais ils ont une durée de vie courte.

La tâche principale est de s'assurer qu'il n'y a que de l'huile entre les parties frottantes. Pour cela, les guides sont protégés par des dispositifs spéciaux.

• La protection ondulée en caoutchouc ne donnera pas de liquide de refroidissement (liquide de coupe) sur les produits métalliques, il protégera contre la poussière et les petits débris. Mais il ne supportera pas les copeaux tranchants ou les gros objets, par exemple si la pièce tombe sur le lit.

• La protection anti-roulis est plus fiable. Lorsque l'étrier bouge, il s'enroule et, au contraire, se déplie. Par conséquent, les guides sont toujours recouverts d'un ruban métallique, même s'il est à paroi mince.

• Le télescopique est le plus fiable. La boîte épaisse s'étend sur toute la longueur des guides et les ferme de tous les côtés.

Mais gardez à l'esprit que plus la protection est massive, plus il faut d'efforts pour la plier. Et plus la friction est forte. Par conséquent, vous ne devez pas prendre la version télescopique pour les machines faibles ou précises qui nécessitent des qualités dynamiques élevées. Mais il n'est pas non plus recommandé d'économiser sur la protection.

• Les guides doivent parfois être nettoyés à la main. Cela nécessite un grattoir.

• Et si trop de débris sont générés pendant le fonctionnement, il est alors conseillé de fixer l'essuie-glace sur l'étrier.

Et la technologie aime le toilettage.

• Un chiffon est idéal pour enlever la saleté et la vieille huile des surfaces.

• Et l'huile pour les surfaces lubrifiantes protège les pièces de la corrosion. De plus, vous devez périodiquement rincer les guides dans de l'huile pour les nettoyer des oxydes.

Mais si ces outils ne fonctionnent pas, vous pouvez toujours acheter de nouveaux guides.

Lors de la réparation, vous pouvez simplement acheter les mêmes guides. Et vous pouvez également mettre à niveau la machine. Considérez juste un certain nombre de points.

• Les guides sont préchargés. Il est régulé par le diamètre des billes ou des rouleaux du chariot. Par exemple, pour les tours avec CNC dans les axes X et Y, la force d'interférence doit être de 0,08C. Et pour l'axe Z, il devrait être de 0,13C. La haute rigidité de l'ensemble de la structure est alors garantie.

• Les guides doivent correspondre à la classe de précision de l'ensemble de la machine.

Déterminer le type de produit.

• Pour les pièces molles de moins de 1 m de long, des arbres polis conviennent.

• Pour affûter du métal ou de gros morceaux de bois, vous avez besoin de rails profilés.

Et enfin, achetez des composants uniquement dans des magasins de confiance.