Направляющие для станков: ассортимент, особенности и параметры выбора

Направляющие для токарных, фрезерных и сверлильных станков должны обладать следующими особенностями.

• Точное позиционирование и плавный ход.
• Минимизация трения.
• Отсутствие вибраций при перемещении.
• Надежная фиксация деталей.
• Ремонтопригодность.

Купить направляющие для станков можно в трех вариациях: скольжения, качения и комбинированные. Классификация учитывает виды трения, возникающие при взаимодействии элементов. Каждая категория имеет дальнейшее разделение на подгруппы.

Рис. 1 Виды направляющих станков

Направляющие скольжения

Направляющие, подвижные элементы которых взаимодействуют напрямую. К их преимуществам относится доступность, простота и широкая вариативность.

Линейные направляющие станков имеют несколько типовых форм.

Наименование	Охватываемые	Охватывающие
Плоские
Призматические
Ласточкин хвост
Цилиндрические

Охватываемые направляющие плохо удерживают смазочный материал, предназначены для небольших скоростей. Однако, они просты в изготовлении и не задерживают стружку. Охватывающие решения увеличивают скорость обработки и хорошо удерживают смазку. К минусам относятся сложность ремонта и потребность в защите направляющих станка от загрязнений.

Характер трения между деталями имеет полужидкостную, жидкостную и газовую форму.

Направляющие с полужидкостным характером трения

Крупные конструкции со значительным весом. Их основные элементы выполнены из чугуна, ответные – из чугуна, стали, текстолита и полимеров. В роли смазывающей среды выступает пар.

Решения востребованы при изготовлении направляющих станин станков для крупных производств. Они характеризуются простотой конструкции, высокой жесткостью, удобством ухода и эксплуатации. Кроме того, тяжесть элементов обеспечивает прекрасные демпфирующие свойства.

Рис. 2 Полужидкостные направляющие

Направляющие с жидкостным характером трения

Подгруппа направляющих систем станков, плавное перемещение которых обеспечивает масло. Выделяют гидростатические и гидродинамические модификации.

Гидростатические направляющие

Удобные и функциональные решения с масляными карманами. Последние наполняются смазкой, контактирующей с подвижными элементами. В результате происходит равномерное распределение материала и снижается риск подтеков.

ВАЖНО. Толщина смазочного слоя не превышает 100 мкм при глубине карманов в 1 – 4 мм. Такое исполнение требует точной подгонки компонентов и соблюдения идеальной чистоты на рабочем месте.

Рис. 3 Гидростатические направляющие

Гидродинамические направляющие

Направляющие с системой канавок, через которые подается масло. В результате образуется прослойка смазочного материала, «поднимающая» перемещаемый элемент. Такие конструкции более просты, не требуют точной настройки, однако могут иметь проблемы с разгоном и торможением.

ВАЖНО. Гидродинамические направляющие эффективны только на значительных скоростях. Они плохо подходят для «медленных» операций с высокой точностью позиционирования.

Рис. 4 Гидродинамические направляющие

Продемонстрировать разницу между гидростатическими и гидродинамическими направляющими позволяет эксперимент со стаканом воды. В первом случае жидкость перемещается равномерно, на ее поверхности отсутствует рябь, во втором – заметны искажения, свидетельствующие о рывках и динамических перегрузках.

Рис. 5 Разница между гидростатическими и гидродинамическими направляющими

Направляющие с газовым характером трения

Аэростатические направляющие для ЧПУ станков, использующие газовую смазку как вспомогательную среду. Опорные элементы имеют карманы по аналогии с гидростатическими решениями. Они способствуют созданию равномерной газовой прослойки, минимизирующей трение.

Конструктивное исполнение направляющих обеспечивает высокую точность позиционирования, надежную фиксацию подвижных деталей и значительный эксплуатационный ресурс. К недостаткам относится низкая несущая и демпфирующая способность.

Рис. 6 Аэростатические направляющие

Настройка направляющих скольжения

Большинство направляющих скольжения поддерживают точную настройку посредством винтов и прочих резьбовых элементов. Методы калибровки зависят от конфигурации конструкции.

Тип регулировки	Схема	Тип регулировки	Схема
Регулировка зазоров для направляющих "Ласточкин хвост"		Дополнительная настройка планок
Регулировка зазоров для плоских направляющих		Настройка клиновидных элементов
Работа с трапецеидальными планками		Установка накладок

Ответные элементы направляющих фиксируются через разъемные и неразъемные соединения. Во втором случае используется три схемы.

Наименование	Схема	Наименование	Схема	Наименование	Схема
Сварка с применением двух угловых соединений: внутреннего и наружного		Сварка встык		Сварка путем наложения крупного П-образного шва в проеме между основанием и опорой направляющей

Сварочные работы целесообразны на крупных, промышленных станках, испытывающих значительные нагрузки. Получаемые соединения значительно прочнее резьбовых, при этом требуют дополнительных усилий при демонтаже.

Направляющие качения

Обширная группа устройств, представленная шариковыми и роликовыми направляющими для станков. В первом случае между подвижными элементами присутствует ряд металлических шариков. Они размещены на удерживающих дорожках, сводят к минимуму площадь контакта опоры и ответной детали. В результате обеспечивается легкое перемещение и минимальная инерционность.

Рис. 7 Конструкция шариковой направляющей

Специфика распределения шариков зависит от исполнения направляющих. Как правило, используется три модели размещения.

Рис. 8 Способы распределения шариковых дорожек

Роликовые направляющие имеют схожий принцип действия. При этом элементами, минимизирующими контакт, выступают металлические и полимерные колеса. Они устанавливаются на специальных рельсах с заданной траекторией.

Рис. 9 Устройство подвижного узла роликовой направляющей

Калибровка направляющих качения выполняется 6 способами

Способ калибровки	Схема	Способ калибровки	Схема
Путем комбинированного использования пружин и прижимных винтов		С использованием двух клиньев со встречным расположением
С использованием пружин		При помощи подвижной планки и винтов
С использованием клиновидных элементов		С применением настраиваемой шаровой опоры

Комбинированные направляющие

Комбинированные решения сочетают возможности устройств на принципах скольжения и качения. Это позволяет получить преимущества обоих способов, создав оптимальный вариант для производства.

Выделяют три типа направляющих станков с комбинированной моделью.

Конфигурация направляющих	Изображение
Направляющие, основная поверхность которых перемещается посредством скольжения. При этом боковые части имеют дополнительную фиксацию за счет элементов качения.
Противоположность предшествующего решения. Основные усилия по перемещению принимает механизм качения, а дополнительные – скольжения.
Направляющие скольжения с подпружиненными роликовыми опорами.

Настройка механизмов осуществляется с учетом особенностей конфигурации.

Как подобрать направляющие?

Подбор направляющих для станков осуществляется по скорости перемещения и типу операций, а также способу обработки. В решении данных задач помогут соответствующие таблицы и технологические карты предприятия.

Таблица 1 Подбор направляющих с учетом скорости перемещения и типа операций

Таблица 2 Подбор направляющих с учетом типа обработки

Популярные вопросы о направляющих для станков