Четыре основные проблемы, связанные с выбором коробчатых направляющих или направляющих линейного перемещения, — это скорость, жесткость, грузоподъемность и стойкость инструмента.
Станки с ЧПУ, построенные с коробчатыми направляющими, жесткие, немного медленнее и способны выполнять тяжелые пропилы на крупных деталях. С другой стороны, машины с линейными направляющими движения быстрее, но больше подходят для более легких условий эксплуатации.
Эмпирическое правило для выбора между двумя вариантами заключается в изучении предполагаемого применения. Решение должно быть принято после ответа на следующие вопросы.
- Каким нагрузкам будет подвергаться станок?
- Какая степень демпфирования требуется?
- Каковы желаемые скорости теодолитного хода?
- Какова желаемая стойкость инструмента?
Линейные направляющие обеспечивают сниженный коэффициент трения наряду с повышенными скоростями ускорения и замедления. Они используются машиностроителями, потому что обеспечивают более высокие скорости и быстрые скорости. Тем не менее, преимущество более высоких скоростей достигается за счет динамической жесткости, которая влияет на точность детали в условиях динамической обработки. Кроме того, при движении коротких осей, как на токарном станке с ЧПУ, расстояние перемещения недостаточно для достижения этих скоростей, поэтому пороги становятся неважными.
Линейные направляющие имеют большое преимущество, заключающееся в том, что замена этих направляющих требует меньших навыков и может быть выполнена любым хорошим инженером по техническому обслуживанию, имеющим некоторое представление о центровке и ремонте станков. Время, затрачиваемое на замену линейных направляющих, значительно меньше, чем у коробчатых направляющих.
Линейные направляющие требуют менее точной обработки и подготовки поверхности для монтажа по сравнению с верхней пластиной и нижними поверхностями коробчатого канала, которые должны быть отшлифованы и вручную соскоблены до очень высокого уровня точности, чтобы они точно совпадали.
Коробчатые направляющие могут быть в форме металл к металлу, металл к турциту©/металл к различным полимерам. Несмотря на то, что машины с коробчатыми направляющими не обладают способностью перемещаться с подачей и скоростью линейных направляющих, они имеют значительное преимущество в виде более высокой динамической жесткости.
Направляющие в линейных системах относительно малы по сравнению с большими площадями коробчатых дорожек. Следовательно, более крупные машины, требующие большей прочности, в основном оснащаются коробчатыми направляющими.
Коробчатые направляющие пути требуют тонкого искусства ручного скребка для получения требуемых геометрических характеристик. «Скребковая рука» буквально соскребает металл скребковым инструментом с твердосплавным наконечником. Повторяющееся упражнение по трению ползуна для имитации того, как профиль создает точки контакта или «подшипник». Большое внимание уделяется равномерному распределению точек несущей нагрузки. Мощное пятно выполняется по завершении процесса скребка и создает внешний вид полумесяца, который обеспечивает адекватные каналы для распределения масла. Эта ручная работа по соскабливанию требует мастерства, которое осваивается годами.
Линейные пути более подвержены повреждениям в случае поломки машины. Подповерхностные трещины могут возникать в шариках или роликах системы и в конечном итоге привести к ее выходу из строя. С другой стороны, коробчатые направляющие, как правило, меньше повреждаются из-за больших площадей контакта.
Коробчатые направляющие имеют большое преимущество перед направляющими с линейным движением в отношении жесткости и нагрузки. Кроме того, коробчатые направляющие имеют значительно более высокую демпфирующую способность к гашению вибраций по сравнению с линейными направляющими движения. Они могут использоваться даже в очень тяжелых условиях обработки, таких как твердое фрезерование предварительно закаленных сталей и тугоплавких аэрокосмических сплавов с высоким содержанием никеля.
Еще одним бонусом жестких коробчатых станков является то, что они увеличивают срок службы современных твердосплавных и керамических инструментов за счет гашения вибрации, которая может сломать инструмент. Направляющие коробки позволяют клиентам раздвигать конверт с частичной загрузкой, просто снижая быстрые скорости. Следовательно, коробчатые направляющие всегда предпочтительны, когда требуется высокая несущая способность, большая жесткость, более высокая стойкость инструмента, лучшее гашение вибраций и способность обрабатывать твердые материалы.