Enige tijd geleden bespraken we een op maat gemaakt CNC-freesmachineproject met een klant die van plan was aluminium en licht staal te bewerken.
Zijn voornaamste zorgen waren niet alleen de prijs, maar ook:
- Machinestijfheid
- Nauwkeurigheid van positionering
- Kwaliteit vooraf laden
- Compatibiliteit van componenten
- Betrouwbaarheid op lange- termijn
Dit is eigenlijk heel gebruikelijk bij CNC-machineprojecten. Veel machinebouwers geven veel geld uit aan spindels en motoren, maar onderschatten het belang van het lineaire bewegingssysteem.
In werkelijkheid zijn de prestaties van een CNC-machine vaak sterk afhankelijk van de kwaliteit van:
- Lineaire geleiderails
- Kogelschroeven
- Steunblokken
- Matching vooraf laden
- Precisie van de montage
Het kiezen van het verkeerde 3-assige kogelomloopspindelsysteem kan leiden tot:
- Trillingen tijdens het snijden
- Verzet
- Slechte oppervlakteafwerking
- Onstabiele nauwkeurigheid
- Overmatig lawaai
- Verkorte levensduur van de machine
In dit artikel leggen we uit hoe u op basis van echte technische overwegingen een goed 3-assig kogelomloopspindelsysteem voor een CNC-freesmachine kiest.
Wat is een 3-assig kogelomloopspindelsysteem?
Een 3-assig kogelomloopspindelsysteem verwijst doorgaans naar het volledige lineaire bewegingstransmissiesysteem dat wordt gebruikt op: X--as, Y--as en Z--as van een CNC-machine.
Een typisch CNC-lineair bewegingssysteem omvat: lineaire geleiderails, lagerblokken, kogelomloopspindels, kogelomloopmoeren, BK/BF-steuneenheden, koppelingen, stappen- of servomotoren, motormontagebeugels.
Voor CNC-freesmachines moeten alle drie de assen samenwerken met een hoge stijfheid en stabiele bewegingscontrole.
In tegenstelling tot eenvoudige houtbewerkingsfrezen stellen aluminium- en staalsnijmachines veel hogere eisen aan de mechanische structuur.
Waarom stijfheid belangrijk is in een CNC-freesmachine
Veel beginnende CNC-bouwers- richten zich vooral op snelheid of motorvermogen.
Stijfheid is echter vaak de echte factor die de bewerkingskwaliteit bepaalt.
Bij het snijden van aluminium of licht staal ondervindt de machine aanzienlijke snijkrachten. Als het lineaire geleidings- of kogelomloopsysteem stijfheid mist, kan de machine last hebben van:
- Trillingen
- Chatter-markeringen
- Onnauwkeurige afmetingen
- Onstabiele snijdiepte
- Slijtage van gereedschap
Dit is de reden waarom veel CNC-bouwers de voorkeur geven aan: HGR25 lineaire geleiderails of zelfs HGR30 rails in plaats van kleinere maten zoals HGR15 of HGR20 voor zware- toepassingen.
Grotere rails bieden:
- Beter laadvermogen
- Hogere structurele stijfheid
- Verbeterde stabiliteit
- Betere weerstand tegen vervorming
Voor middelgrote-CNC-freesmachines is HGR25 een van de meest gebruikte keuzes.
Het kiezen van de juiste kogelomloopspindel voor elke as
De keuze van de kogelomloopspindel moet gebaseerd zijn op: machinegrootte, asbelasting, verplaatsingslengte, bewegingssnelheid, snijkracht, motorkoppel.
Voor de meeste middelgrote- CNC-freesmachines worden SFU2005 kogelomloopspindels veel gebruikt voor X- en Y-assen.
Waarom SFU2005 populair is
De "2005" betekent:
- 20 mm schroefdiameter
- 5 mm voorsprong
Deze combinatie biedt een goede balans tussen: stijfheid, positioneringsnauwkeurigheid, draagvermogen en snelheidsregeling.
Voor het bewerken van aluminium wordt vaak de voorkeur gegeven aan SFU2005, omdat de grotere diameter de doorbuiging over lange rijafstanden helpt verminderen.
Hoe zit het met de Z--as?
De Z--as heeft doorgaans een lagere verplaatsingslengte maar een hogere verticale belastingsconcentratie.
Veel bouwers kiezen: SFU1605 of SFU2005, afhankelijk van het spilgewicht en het machineontwerp.
SFU1605 Voordelen:
- Lichter gewicht
- Lagere traagheid
- Gemakkelijkere motorversnelling
- Geschikt voor compacte Z--asstructuren
SFU2005-voordelen
- Hogere stijfheid
- Betere ondersteuning voor zware- belasting
- Verminderde trillingen
Voor zwaardere spindelopstellingen is SFU2005 over het algemeen de veiligere keuze.
Waarom vooraf laden belangrijk is
Een detail dat veel leveranciers negeren is de voorbelasting.
Voorspanning is echter uiterst belangrijk voor de nauwkeurigheid van de CNC-machine.
Voorspanning van de lineaire geleider helpt bij het verminderen van speling, trillingen, positioneringsfouten en bewegingsinstabiliteit.
Veel professionele CNC-bouwers geven de voorkeur aan: G2-voorspanning of G3-voorspanning, omdat voorgespannen systemen een betere stijfheid bieden tijdens het snijden.
Zonder de juiste voorspanning kan de machine speling of trillingen ontwikkelen, zelfs als rails van hoge- kwaliteit worden gebruikt.
Tegelijkertijd kan een overmatige voorbelasting toenemen: wrijving, hitte en motorbelasting.
Een gebalanceerde preload-configuratie is belangrijk voor machineprestaties op de lange- termijn.
HGR25 versus HGR30: welke moet u kiezen?
Veel CNC-bouwers twijfelen tussen HGR25 en HGR30.
Beide zijn gebruikelijke keuzes voor CNC-freesmachines, maar ze dienen verschillende prioriteiten.
| Model | Voordelen | Geschikte toepassingen |
|---|---|---|
| HGR25 | Lagere kosten, lichter gewicht, eenvoudiger installatie | Aluminium snijden, middelgrote CNC-machines |
| HGR30 | Hogere stijfheid en draagvermogen | Zware portaalconstructies, staalsnijden |
Voor de meeste aluminium en lichte staaltoepassingen is HGR25 al voldoende in combinatie met een sterk machineframe.
HGR30 wordt aantrekkelijker voor: grotere portaalmachines, agressief snijden, hoog spindelvermogen en industriële toepassingen.
Veelvoorkomende compatibiliteitsproblemen bij doe-het-zelf-CNC-builds
Een van de grootste problemen bij op maat gemaakte CNC-projecten is de compatibiliteitsmismatch.
Veel gebruikers kopen componenten afzonderlijk van verschillende leveranciers en ontdekken later montageproblemen.
Veelvoorkomende problemen zijn onder meer:
Onjuiste BK/BF-ondersteuningsmatching
De bewerking van het uiteinde van de kogelomloopspindel past mogelijk niet goed op de steunblokken.
Koppelingsgrootte komt niet overeen
De diameter van de motoras en de diameter van de kogelomloopspindel komen mogelijk niet overeen met de koppeling.
Uitlijningsproblemen met moerbehuizing
Slecht ontworpen moerbehuizingen kunnen uitlijningsfouten en verhoogde wrijving veroorzaken.
Spoor- en blokincompatibiliteit
Verschillende merken hanteren soms iets afwijkende toleranties of afmetingen.
Fouten in de positie van de motorbeugel
Een onjuist beugelontwerp kan problemen met de uitlijning van de motor veroorzaken.
Dit is de reden waarom veel CNC-bouwers er nu de voorkeur aan geven om een complete CNC-kogelomloopspindelkit of een complete lineaire bewegingsoplossing van één leverancier aan te schaffen.
Complete 3-assige kogelomloopspindel versus afzonderlijke aankoop
Het kopen van een compleet 3-assig kogelomloopspindelsysteem bij één leverancier biedt verschillende voordelen.
Betere compatibiliteit
Alle componenten worden vóór verzending op elkaar afgestemd.
Gemakkelijkere installatie
Het montageproces wordt veel eenvoudiger.
Verminderd risico
Minder kans op machinale mismatch of maatfouten.
Vereenvoudigde verzending
Eén zending is doorgaans eenvoudiger en goedkoper dan bij meerdere leveranciers inkopen.
Technische ondersteuning
Een complete leverancier kan helpen bij het verifiëren van de compatibiliteit tussen:
- Lineaire rails
- Lineaire blokken
- Kogelschroeven
- Ondersteunende eenheden
- Koppelingen
- Motoren
Voor veel buitenlandse kopers is dit vooral belangrijk omdat het vervangen van incompatibele onderdelen na internationale verzending erg kostbaar kan zijn.
Moet u kiezen voor gerolde of geslepen kogelomloopspindels?
Dit is een andere veel voorkomende vraag bij CNC-machineprojecten.
Veel gebruikers verwarren:
- C7 gerolde kogelomloopspindels
- Geslepen kogelomloopspindels
In werkelijkheid:
- C7 wordt vaak geassocieerd met gerolde kogelomloopspindels
- C5 of C3 komen vaker voor bij precisiegeslepen schroeven
Voor de meeste aluminium CNC-freesmachines zijn gerolde C7-kogelomloopspindels van hoge-kwaliteit al voldoende.
Geslepen kogelomloopspindels worden belangrijker voor:
- Bewerking met ultra-hoge precisie
- Slijpmachines
- Halfgeleiderapparatuur
- Industriële automatisering met hoge-snelheid
De juiste keuze hangt af van de werkelijke bewerkingsvereisten en het budget.
Aanbevolen configuratie voor een middelgrote CNC-freesmachine
Voor het snijden van aluminium en licht staal kan een gebruikelijke configuratie het volgende omvatten:
X-As
- HGR25-rails
- HGW25-blokken
- SFU2005 kogelomloopspindel
- BK/BF-ondersteuningseenheden
- NEMA23-motor met gesloten-lus
Y-As
- HGR25-rails
- SFU2005
- Middelmatige voorbelasting
- Stijf koppelingssysteem
Z-As
- HGR20 of HGR25
- SFU1605 of SFU2005
- Compacte motorbeugel
- Verminderde bewegende massa
Dit type opstelling biedt een goede balans tussen: stijfheid, precisie, kosten en betrouwbaarheid.
Samenvatting
Een CNC-machine is slechts zo stabiel als zijn lineaire bewegingssysteem.
Het kiezen van het juiste 3-assige kogelomloopspindelsysteem gaat niet alleen over het individueel selecteren van rails en schroeven. De echte uitdaging is het garanderen van de juiste compatibiliteit, voorspanning, stijfheid en assemblagenauwkeurigheid over de hele machine.
Voor de bewerking van aluminium en licht staal kunnen goed op elkaar afgestemde componenten de volgende punten aanzienlijk verbeteren:
- Bewerkingskwaliteit
- Snijstabiliteit
- Nauwkeurigheid van positionering
- Levensduur van de machine
Als u een CNC-router, freesmachine of automatiseringssysteem bouwt en niet zeker weet hoe u deze moet matchen:
DLY kan u helpen een compleet compatibele CNC-lineaire bewegingsoplossing te bieden op basis van uw machinestructuur en toepassingsvereisten.
Neem contact met ons op
Telefoonnummer/WeChat: 16605788856
Whatsappen:+8616605788856
E-mail: dlyexport2@dlybearing.com
