Линейные направляющие, что есть, что лучше?

[spike]

Обсудим преимущества и недостатки направляющих ласточкин хвост (ЛХ) vs рельсовые направляющие качения (РНК)? Альтернативы, кстати, какие есть?
Пневмоподвес, магнитный подвес...

Моя точка зрения (вроде бы очевидное): РНК в сравнении с ЛХ имеет меньшее сопротивление движению, РНК конструктивно сложнее ЛХ, т.е РНК сложнее в изготовлении...
Как с нагрузочной способностью? Эксплуатационными характеристиками?
Станки, которые я видел на выставке Металлообработка-2008 (с конструкцией которых удалось ознакомиться) были на РНК... Вообще, как считаете, есть еще перспектива у ЛХ?

[kentawrik]

Любое качение - это сильно ограниченная площадь контакта. Значит очень высокая степень деформации. Причем неравномерной - из-за распределения частоты обработки зон.
Это все равно что сравнивать ходьбу, по болотистой местности и движение волока. Ласточкины хвосты работают и будут работать.
Другой вопрос что встает целесообразность применения в станках с ЧПУ. Ведь винты и перемещения изнашиваются приблизительно одинаково, а использование ШВП с ласточкиным хвостом - чревато ускоренным износом последнего.
Я считаю что ласточкин хвост вечен...

[VShaclein]

Поддерживаю. Для тяжелых станочных режимов - ласточкин хвост. Для приборов - ШВП.
А вообще, нужно объединять плюсы первого с плюсами второго. И с плюсами неортогональных механик.
Вот тогда и получится и сила и скорость и износостойкость.

[spike]

А в цифрах нагрузочную способность ЛХ нигде не встречали?

[spike]

...
1. Тип направляющих

Скольжения:

• вал и бронзовая втулка- низкая и средняя нагрузочная способность, необходимость в периодической регулировке, низкая стоимость
• вал и пластмассовая втулка - низкая нагрузочная способность, необходимость в периодической регулировке, дешевые изнашивающиеся детали, низкая стоимость
• “ласточкин хвост” - высокая жесткость, высокая ударная стойкость, хорошо выдерживают высокие нагрузки, необходимость в периодической регулировке.
• призматические - тоже, что и для “ласточкина хвоста”
  др.

Направляющие скольжения с валом и бронзовой либо пластиковой втулкой в основном используются в недорогих фрезерных станках с ЧПУ нижнего класса, для легких и сверхлегких работ. Призматические направляющие и направляющие типа “ласточкин хвост” используются в основном в металлообрабатывающем оборудовании, для тяжелых работ.

Качения:

• Ролики, катящиеся по валу либо по планке - низкая жесткость и точность, низкая стоимость, необходимость в периодической регулировке. Используются в станках низкого класса.
• Штанговые (вал и линейный подшипник) - средняяжесткость и точность,средняя стоимость. Используются в станках среднего класса.
• Рельсовые (рельса и каретка) - высокая жесткость, точность, износостойкость, высокая нагрузочная способность, нет необходимости в регулировке, большой ресурс, высокая стоимость, высокие требования к монтажу.Используются в станках высокого класса.

Основное отличие направляющих качения от направляющих скольжения в том, что в направляющих скольжения, контактирующие базовые поверхности направляющих скользят друг по другу, а в направляющих качения базовые поверхности не скользят друг по другу, а между ними перекатываются шарики либо ролики, что значительно снижает потери на трение, повышает точность и повышает ресурс направляющих, но при этом значительно повышаются требования к их изготовлению, и соответственно, значительно повышается их стоимость.

• Аэростатические - Наименьшие потери на трение, низкая жесткость, средняя стоимость, необходимость в постоянной подаче сжатого воздуха. Направляющие данного типа в основном используются в легких и сверхлегких высокоскоростных станках (станки для сверловки печатных плат, лазерные станки). В классических легких фрезерных станках, из-за низкой жесткости практически не используются.
• Гидростатические - Высокая точность, высокая жесткость, весьма низкие потери на скольжение, высокая плавность перемещений, высокий ресурс, высокая сложность и высокая стоимость. Направляющие данного типа в основном используются в тяжелом высокоточном металлообрабатывающем оборудовании высшего класса. Из-за весьма высокой стоимости в легких станках не используется.

Принцип действия аэро- и гидростатических направляющих похож на работу направляющих скольжения, но у них, в зону контакта под давлением подается рабочая среда (воздух либо масло), в результате чего базовые поверхности отодвигаются друг от друга (всплывают), вследствие чего, исключается их механический контакт и достигается очень низкое трение, а также отсутствие рывков при страгивании
...

взято отсюда

[VShaclein]

Нет, но как постом выше, можно исходить из площади контакта. Одно дело шарик - точка или отрезок, будь их даже сотня, другое - площадь. Я думаю, ласточкин хвост даже из СТ3 на порядки более вынослив на удар и давление, чем ШВП. А из чугуна будет сравним и на истирание. В общем, все равно нужно смотрет на область применения. Скажем, для какой-нибудь швейной машинки с частотой перемещения выше 10Гц и иголкой в качестве инструмента конечно ШВП будет незаменим. А вот для обработки стали, как впрочем и цветных металлов, ШВП и рельсы мне как-то даже жаль. Получится случайно где-нибудь удар и все, на паре будет вмятина, которая затем будет копироваться на все детали. Даже пары скольжения на втулках и круглых направляющих в этом отношении лучше смотрятся.
И еще мысль. Ласточкин хвост можно ведь изготавливать не из целого бруска, а из менее толстого листа с прикрученными к нему на шплинтах юрусочками из того же листа. Менее технологично, зато материал проще найти и экономичнее гораздо.

[spike]

...можно исходить из площади контакта. Одно дело шарик - точка или отрезок, будь их даже сотня, другое - площадь...

Сдается мне что все не так просто, вопрос возник из знания того, что РНК применяется на нормальных таких обрабатывающих центрах, предназначенных явно не для обработки пластилина )bs( . Причем увиденные мною в этих станках рельсы были не самые последние в ряду нагрузочной способности (всмысле не самые большие). И сдается мне что целесообразность применения РНК при учете всех факторов будет несравнимо выше ЛХ.

... ласточкин хвост даже из СТ3 на порядки более вынослив на удар и давление....
...из чугуна будет сравним и на истирание...
...для обработки стали, как впрочем и цветных металлов, ШВП и рельсы мне как-то даже жаль. Получится случайно где-нибудь удар и все, на паре будет вмятина, которая затем будет копироваться на все детали. Даже пары скольжения на втулках и круглых направляющих в этом отношении лучше смотрятся.

Приведу контраргументы по характеристикам:
на удар РНК возможно не хуже, а лучше, т.к. форма поверхностей качения подобрана таким образом, чтобы обеспечивалась упругая деформация - собственно преднатяг формируется именно такими поверхностями - т.о. ЛХ воспримет динамическое воздействие поверхностями, которые изначально не предназначены для этого, а РНК упруго деформируется и вернется в исходное состояние (конечно всему есть пределы).
по истиранию при равных несущих способностях врядли трение скольжения (особенно сухого и полусухого) сравнимо с полусухим трением качения...

[VShaclein]

РНК упруго деформируется и вернется в исходное состояние

Возможно

по истиранию при равных несущих способностях врядли трение скольжения (особенно сухого и полусухого) сравнимо с полусухим трением качения

Тогда вдувать гидравлику. Вообще, повторюсь, гидравлика больше всего нравится и больше всего подходит и к разным гексоподам.

По рельсам. С ними вот такая фигня - посадочные места все равно требуется фрезеровать. И база должна быть такой же толщины, что и полная толщина у ластохвоста, потому как сами рельсы на изгиб особого сопротивления оказывать не будут. Так что с рельсами получается совершенно тот же набор материала и обработки, только с учетом самих рельсов гораздо дороже. Как плюс получим быстрое перемещение. А о долговечности того или другого думать рано - еще ни одного комплекта не убили.

[kentawrik]

Упругая деформация...
ну предположим произошел удар.
на ЛХ даже в самопальной конструкции площадь контакта поверхностей исчисляется минимум десятками кв.см., а в напр.качения даже в сложных дай бог чтобы квадратный см набрался... И разница в давлениях на единицу площади достигает разницы 2-3 порядка. Поэтому хоть и не убили мы ни того и ни того, но до сих пор станки с ЛХ встречаются выпуска 60х а вот качения - что-то не видать... Да и ЛХ к корозии практически нечувствителен...
Гидравлика конечно интересно применить... но слишком она сложна...

[Штакет]

Высокая жёсткость ЛХ это наверное чуть ли не единственное его достоинство )bl( .Причём такую же самую жёсткость не проблема получить и на направляющих качения, у HIWIN есть роликовые рельсовые направляющие серии RG, они очень жёсткие, причём разных типоразмеров. Зато такой лёгкости хода с ЛХ не добиться никогда, разве что, действительно, масло под давлением загонять. Зато если этот ЛХ износится, а изнашивается он быстро, то его не заменишь на новый, как направляющие качения, потому что во всех станках этот ЛС выполнен как единое целое со станинами, суппортами и т.п. И отправляется эта станина в капремонт на шлифовку, и обходится это в бешеные деньги. А ещё могут криво выставить (обалдуев сейчас везде хватает) - про параллельность\перпендикулярность тогда можно забыть. В итоге в нашей совдепии ещё неизвестно, что дороже будет обходиться, поменять N раз направляющие качения, или 1 раз сдать ЛХ в капремонт. Учтите ещё, что каждый день простоя станка тоже стоит денег. Направляющие качения можно было бы за день поменять, а с ЛХ всё растягивается обычно на неделю-месяц.
Выше написанное это если на заводе. В условиях дома, семьи всё будет то же самое только в меньшем масштабе. Износится ваш ЛХ тупо от трения, причём хуже всего это не сам износ а его неравномерность, тоесть регулировать зазор уже бесполезно, где больше изношено будет болтаться, или наоборот где меньше там будет клинить.
В итоге если на станке проводится точная обработка с чистовыми и получистовыми режимами, то использование ЛХ это просто непродуманность и на сегодняшний день должно считаться пережитками прошлого. А вот если болванки обдирать, да детали с размерами из под штангеля делать, то тут уже всё равно, ставьте ЛХ и пусть себе изнашивается.
Вообщем я как закоренелый ЧПУшник голосую за качение.