"הסבר מפורט על סוגי מסילות הנחיה עבור מרכזי עיבוד שבבי CNC"
בייצור מודרני, מרכזי עיבוד שבבי CNC ממלאים תפקיד מכריע. כאחד המרכיבים המרכזיים של מרכז עיבוד שבבי, מסילת ההנחיה משפיעה ישירות על הדיוק, היציבות והיעילות של מרכז העיבוד השבבי. יצרני מרכזי עיבוד שבבי CNC יציגו בפירוט מספר סוגים של מסילות הנחיה עבור מרכזי עיבוד שבבי.
א. סיווג לפי מסלול תנועה
- מסילת מדריך תנועה ליניארית
מסילת הנחיה ליניארית היא סוג מסילת ההנחיה הנפוצה ביותר במרכזי עיבוד שבבי. היא מנחה את החלקים הנעים לנוע במדויק בקו ישר. למסילות הנחיה ליניאריות יש יתרונות של מבנה פשוט, ייצור קל והבטחת דיוק קלה. על כל ציר של מרכז העיבוד שבבי, כגון ציר X, ציר Y וציר Z, משתמשים בדרך כלל במסילות הנחיה ליניאריות.
הדיוק והביצועים של מסילות הנחיה ליניאריות תלויים בחומר, בתהליך הייצור ובדיוק ההתקנה של מסילות ההנחיה. מסילות הנחיה ליניאריות איכותיות יכולות להבטיח דיוק ואמינות יציבים של מרכז העיבוד השבבי תחת תנועה במהירות גבוהה ועומס כבד. - מסילת מדריך תנועה מעגלית
מסילות הנחיה בתנועה מעגלית משמשות בעיקר עבור צירים מסתובבים של מרכזי עיבוד שבבי או רכיבים הזקוקים לתנועה מעגלית. תכנון וייצור של מסילות הנחיה בתנועה מעגלית מורכבים יחסית, ויש לקחת בחשבון גורמים כמו כוח צנטריפוגלי וחיכוך בשל הייחודיות של תנועה מעגלית.
מסילות הנחיה מעגליות משתמשות בדרך כלל במיסבי כדור או גליל מדויקים כדי להבטיח את החלקות והדיוק של התנועה הסיבובית. בכמה מרכזי עיבוד שבבי מדויקים, מסילות הנחיה מעגליות הידרוסטטיות משמשות גם כן כדי לשפר עוד יותר את הדיוק והיציבות של הציר המסתובב.
II. סיווג לפי אופי עובד
- מסילת הנחיה ראשית
מסילת ההובלה הראשית היא מסילת ההובלה האחראית על מימוש התנועה העיקרית של הכלי או חומר העבודה במרכז העיבוד. לדיוק ולביצועים של מסילת ההובלה הראשית יש השפעה מכרעת על דיוק העיבוד והיעילות של מרכז העיבוד.
במרכזי עיבוד שבבי, בדרך כלל משתמשים במסילות הנחיה מתגלגלות בדיוק גבוה או במסילות הנחיה הידרוסטטיות עבור מסילות ההנחיה העיקריות. למסילות הנחיה אלו מאפיינים כגון מהירות גבוהה, דיוק גבוה וקשיחות גבוהה, והן יכולות לעמוד בדרישות של מרכזי עיבוד שבבי בתנאי חיתוך במהירות גבוהה ועומס כבד. - מסילת מדריך הזנה
מסילת ההדרכה של תנועת ההזנה היא מסילת ההדרכה האחראית על מימוש תנועת ההזנה של הכלי או חומר העבודה במרכז העיבוד. הדיוק והיציבות של מסילת ההדרכה משפיעים ישירות על דיוק העיבוד ואיכות פני השטח של מרכז העיבוד.
מסילות הנחיה להזנת תנועת הזנה משתמשות בדרך כלל במסילות הנחיה הזזה, מסילות הנחיה מתגלגלות או מסילות הנחיה הידרוסטטיות. ביניהן, למסילות הנחיה מתגלגלות ולמסילות הנחיה הידרוסטטיות יש דיוק ויציבות גבוהים יותר והן מתאימות למרכזי עיבוד שבבי בדיוק גבוה; בעוד שלמסילות הנחיה הזזה יש יתרונות של מבנה פשוט ועלות נמוכה והן מתאימות לכמה מרכזי עיבוד שבבי בדיוק בינוני ונמוך. - מסילת כיוון התאמה
מסילת ההכוונה היא מסילת ההכוונה המשמשת במרכז העיבוד השבבי כדי לכוונן את מיקום הכלי או חומר העבודה. לדיוק ולגמישות של מסילת ההכוונה יש השפעה חשובה על דיוק העיבוד השבבי ונוחות התפעול של מרכז העיבוד השבבי.
מסילות הנחיה לכוונון משתמשות בדרך כלל במסילות הנחיה הזזה או במסילות הנחיה מתגלגלות. למסילות הנחיה אלו מקדם חיכוך קטן ודיוק גבוה והן יכולות לבצע בקלות כוונון עדין של הכלי או חומר העבודה.
ג. סיווג לפי אופי החיכוך של משטח המגע
- מסילת מדריך הזזה
(1) מסילת מדריך הזזה מסורתית
למסילות הנחיה מסורתיות מברזל יצוק-ברזל יצוק ופלדה יצוקה מרופדת יש יתרונות של מבנה פשוט, ייצור קל, קשיחות טובה ועמידות גבוהה בפני רעידות. עם זאת, לסוג זה של מסילת הנחיה יש חסרונות של מקדם חיכוך סטטי גדול ומקדם חיכוך דינמי המשתנה עם המהירות, וכתוצאה מכך אובדן חיכוך גדול. במהירויות נמוכות (1-60 מ"מ/דקה), תופעות זחילה נוטות להתרחש, ובכך מפחיתות את דיוק המיקום של חלקים נעים. לכן, למעט כלי מכונות CNC חסכוניים, מסילות הנחיה הזזה מסורתיות אינן בשימוש עוד בכלי מכונות CNC אחרים.
(2) מסילת הנחיה הזזה מצופה פלסטיק
כיום, רוב מכונות ה-CNC משתמשות במסילות הנחיה מצופות פלסטיק, כלומר, חגורה רכה עשויה סרט פלסטיק המורכבת מפלסטיק וחומרים כימיים אחרים המודבקת על משטח החיכוך של מסילת ההנחיה הנעה. מסילות ההנחיה מחולקות בדרך כלל לשני סוגים: חגורה רכה מטפלון ומסילת הנחיה מצופה אפוקסי עמידה בפני שחיקה.
למסילות הנחיה הזזה מצופות פלסטיק יש את המאפיינים הבאים:- מאפייני חיכוך טובים: לחגורה הרכה העשויה מפלסטיק של מסילת ההדרכה המצופה פלסטיק יש מקדם חיכוך נמוך, שיכול להפחית את התנגדות החיכוך של חלקים נעים ולשפר את חלקות התנועה.
- עמידות טובה בפני שחיקה: לחגורה הרכה מסרט הפלסטיק עמידה היטב בפני שחיקה ויכולה להאריך את חיי השירות של מסילת ההדרכה.
- תנועה יציבה: מקדם החיכוך של מסילת ההובלה המצופה פלסטיק יציב ואינו משתנה עם המהירות. לכן, התנועה יציבה ותופעות זחילה אינן מתרחשות בקלות.
- ריכוך רעידות טוב: לחגורה הרכה מסרט הפלסטיק יש גמישות מסוימת ויכולה לספוג את הרטט של חלקים נעים ולשפר את דיוק העיבוד של מרכז העיבוד.
- יכולת ייצור טובה: תהליך הייצור של מסילות הנחיה מצופות פלסטיק הוא פשוט יחסית, בעלות נמוכה וקלות התקנה ותחזוקה.
- מסילת מדריך מתגלגלת
(1) עקרון עבודה
מסילות הנחיה מתגלגלות מציבות אלמנטים מתגלגלים כגון כדורים, גלילים ומחטים בין משטחי מסילת ההנחיה כדי להפוך את חיכוך ההחלקה בין משטחי מסילת ההנחיה לחיכוך גלגול. שיטת חיכוך זו מפחיתה מאוד את התנגדות החיכוך ומשפרת את הרגישות והדיוק של התנועה.
(2) יתרונות- רגישות גבוהה: ההבדל בין מקדם החיכוך הדינמי למקדם החיכוך הסטטי של מסילות ההובלה המתגלגלות הוא קטן מאוד, כך שהתנועה יציבה ותופעות זחילה אינן קלות להתרחש בעת תנועה במהירויות נמוכות.
- דיוק מיקום גבוה: דיוק המיקום החוזר של מסילות הנחיה מתגלגלות יכול להגיע ל-0.2 מיקרון, שיכול לעמוד בדרישות של מרכזי עיבוד שבבי מדויקים.
- התנגדות חיכוך קטנה: מקדם החיכוך של אלמנטים מתגלגלים קטן בהרבה ממקדם החיכוך ההחלקה, מה שהופך את תנועת החלקים הנעים לקלה יותר ומפחית את צריכת כוח ההנעה.
- בלאי קל, שמירת דיוק טובה וחיי שירות ארוכים: שטח המגע בין אלמנטים מתגלגלים למשטחי מסילת ההנחיה קטן, עם בלאי מועט ויכול לשמור על דיוק גבוה לאורך זמן.
(3) חסרונות
למסילות הנחיה מתגלגלות יש עמידות נמוכה לרעידות ודרישות הגנה גבוהות. במהלך תהליך העיבוד השבבי, הרעידות ישפיעו על דיוק התנועה של אלמנטים מתגלגלים, ובכך יפחיתו את דיוק העיבוד השבבי של מרכז העיבוד השבבי. בנוסף, מסילות הנחיה מתגלגלות דורשות אמצעי הגנה טובים כדי למנוע כניסת אבק, שבבים וזיהומים אחרים למשטח מסילת ההנחיה ופגיעה באלמנטים המתגלגלים ובמסילות ההנחיה.
(4) אירועי יישום
מסילות הנחיה מתגלגלות מתאימות במיוחד למקרים בהם חלקי העבודה של מכונות דורשים תנועה אחידה, תנועה רגישה ודיוק מיקום גבוה. זו הסיבה לכך שמסילות הנחיה מתגלגלות נמצאות בשימוש נרחב במכונות CNC.
- מסילת הנחיה הידרוסטטית
(1) מסילת הנחיה הידרוסטטית נוזלית- עקרון עבודה
ישנו תא שמן בין שני משטחי העבודה של מסילת ההנחיה של מסילת ההנחיה ההידרוסטטית הנוזלית. לאחר הכנסת שמן סיכה בלחץ מסוים, ניתן ליצור שכבת שמן הידרוסטטית, מה שהופך את משטח העבודה של מסילת ההנחיה לחיכוך נוזלי טהור ללא שחיקה ועם שמירה על דיוק טוב. - יתרונות
- דיוק גבוה: מסילות הנחיה הידרוסטטיות נוזליות יכולות לספק דיוק גבוה במיוחד ולהבטיח דיוק יציב של מרכז העיבוד תחת תנועה במהירות גבוהה ותנאי עומס כבד.
- מקדם חיכוך נמוך: חיכוך נוזלי טהור הופך את מקדם החיכוך לנמוך ביותר, מה שמפחית מאוד את צריכת כוח ההנעה.
- אין זחילה במהירויות נמוכות: אפילו במהירויות נמוכות, מסילות ההנחיה ההידרוסטטיות הנוזליות אינן מציגות תופעות זחילה, מה שמבטיח את תנועת התנועה החלקה.
- כושר נשיאה גדול וקשיחות טובה: שכבת השמן ההידרוסטטית יכולה לעמוד בעומס גדול, מה שמשפר את כושר הנשיאה והקשיחות של מרכז העיבוד השבבי.
- לשמן יש אפקט ספיגת רעידות ועמידות טובה לרעידות: השמן יכול לספוג רעידות ולהפחית את השפעת הרעידות במהלך העיבוד על דיוק העיבוד.
- חסרונות
מבנה מסילות ההנחיה ההידרוסטטיות הנוזליות מורכב, דורש מערכת אספקת שמן, וניקיון השמן נדרש להיות גבוה. דבר זה מגדיל את עלות הייצור והתחזוקה. - מִיוּן
מסילות הנחיה הידרוסטטיות נוזליות עבור מרכזי עיבוד שבבי ניתנות לחלוקה לשתי קטגוריות עיקריות: סוג פתוח וסוג סגור. תא השמן של מסילת הנחיה הידרוסטטית נוזלית פתוחה מחובר ישירות לעולם החיצון, בעל מבנה פשוט אך נוטה לזיהום חיצוני; תא השמן של מסילת הנחיה הידרוסטטית נוזלית סגורה סגורה, והשמן ממוחזר לשימוש, עם ניקיון גבוה אך מבנה מורכב.
(2) מסילת הנחיה הידרוסטטית בגז - עקרון עבודה
לאחר החדרת גז בלחץ מסוים בין שני משטחי העבודה של מסילת ההדרכה של מסילת ההדרכה ההידרוסטטית האווירית, ניתן ליצור שכבת אוויר הידרוסטטית, מה שהופך את שני משטחי מסילת ההדרכה של מכונת ניקוב ה-CNC למופרדים באופן שווה כדי להשיג תנועה מדויקת ביותר. - יתרונות
- מקדם חיכוך קטן: מקדם החיכוך של גז קטן ביותר, מה שהופך את תנועת החלקים הנעים לקלה יותר.
- לא קל לגרום לחימום ועיוות: בשל מקדם החיכוך הקטן, נוצר פחות חום ולא קל לגרום לחימום ועיוות של מסילת ההנחיה.
- חסרונות
- כושר נשיאה קטן: כושר הנשיאה של מסילות הנחיה הידרוסטטיות בגז קטן יחסית ומשמש לעתים קרובות במקרים עם עומסים קטנים.
- תנודות בלחץ האוויר משפיעות על הדיוק: תנודות בלחץ האוויר יגרמו לשינויים בשכבת האוויר, ובכך ישפיעו על דיוק מסילת ההנחיה.
- יש לשים לב למניעת אבק: אבק הנופל לתוך משטח מסילת ההובלה של האוויר יגרום נזק למשטח מסילת ההובלה, לכן יש לנקוט באמצעים יעילים למניעת אבק.
- עקרון עבודה
לסיכום, ישנם סוגים שונים של מסילות הנחיה עבור מרכזי עיבוד שבבי CNC, ולכל מסילת הנחיה יתרונות ייחודיים ומועדי יישום. בעת בחירת מסילת הנחיה עבור מרכז עיבוד שבבי, בהתאם לדרישות הספציפיות וסביבת השימוש של מרכז העיבוד השבבי, יש לקחת בחשבון באופן מקיף גורמים כגון דיוק, מהירות, כושר נשיאה ועמידות בפני רעידות של מסילת ההנחיה על מנת לבחור את סוג מסילת ההנחיה המתאים ביותר על מנת להבטיח את הביצועים ואיכות העיבוד השבבי של מרכז העיבוד השבבי.