Как отрегулировать каретки линейных направляющих
CNC 3018 Pro Metal перевод на линейные направляющие оси Y и доводка оси Z
Как и писал ранее, ориентировался я на статью Переделка 3018 PRO на линейные рельсы. ОСЬ Y.
Заказал весь набор креплений, новый профиль 20х40 в количестве 4 штук (2 для оси Y, один для усиления оси X, один запасной на криворукость), заказал пластину 300х200х6мм, в качестве переходной для кареток и сами направляющие, длиной 400мм с парой дополнительных кареток MGN15H.
Казалось бы, зачем заказывать 400мм, если длина родных осей всего 290мм. Но у меня была своя идея, на этот счет.
Дело в том, что рельсы оси Y укладываются как бы поверх нижней части каркаса, что означает полную независимость по длине. Я могу выбрать рельсы любой длины, а ограничителем будет только ход гайки на валу. Ход гайки в обе стороны у меня получился примерно 260мм, с учетом ее толщины и влияния муфты.
Ограничителем по максимальной длине рельсы, были сами каретки, которые я должен был расположить под «столом» так, чтобы в любом месте обработки, не было существенных свесов стола с каретки, прогибания итд. Длина кареток около 58мм, ширина стола 180мм, остается распределить оставшиеся 60мм на ширину гайки так, чтобы в крайних ее положениях, каретки не слетали с направляющих.
Все это довольно сложно вычислять эмпирически, так что я дождался пока приедут направляющие, установил внутренние профиля на каркас и стал располагать и двигать рельсы. Тут и пригодилось понимание про свес головы на 50мм, относительно стока, который сместил в сторону центр шпинделя.
Рельсы можно сдвигать либо на 100мм в одну сторону, либо на 50мм на края. У меня получилось более удобным сдвинуть вперед на всю лишнюю длину, чтобы не нарезать части спереди и сзади. Если что, поменяю после стабилизации конструкции станка. Поэтому, решил отрезать по 100мм и вынести их спереди.
Обрезал и ровнял профиля на фрезерном станке.
Установил профили вместо 12мм осей, там даже отверстия совпали, остальные на фрезере насверлил. На каретки посадил пластину 200х300мм, а на нее уже сам фрезерный столик с Т пазами. Ничего микрометром не настраивал, все потом.
Чтобы не ходить вокруг да около, сказу покажу, что получилось.
Направляющие пришлось выдвинуть вперед на 100мм (из-за вылета оси Z), сам ход стола по оси Y получился 260мм, что больше стоковых 180мм на 80мм или 45%. Основные габариты станка остались почти на прежнем уровне, ручка управления осью Y торчала ранее на 50мм, а теперь ее защищают профиля, которые длиннее всего на 50мм, от того, что было. Торцы, закрыл заглушками.
Перед установкой оси Y, я настраивал направляющие, чтобы свободно катались, встал ногами на фрезерный столик и мои 100кг спокойно возил штатный моторчик Nema 17, без пропуска шагов при помощи пульта д.у.
Как я (идиот такой), с него не упал, сам не знаю. Да и стакан с виски, не способствовал лучшей координации, чего там говорить. Все несчастные случаи на производстве, они вот так и обычно и происходят, в состоянии эйфории от сделанного.
Наконец, собрал станок, который должен был стать еще более жестким. Сел измерять жесткость и меня ждало сильное разочарование с осью Z.
Подшипники оси Z, которые были запрессованы в каретку, они, как бы это сказать, жесткости толком не имели и дико люфтили. Т.е. вы пытаетесь сверлить, а сверло отжимает назад. И на эту хрень я потратил 5тр? Абиднах.
Первое и правильное решение, перед отпуском, заказать линейные направляющие для оси Z и делать ее по аналогии с остальными осями. Но мне захотелось попробовать что-то прямо сейчас. А именно, увеличить жесткость каретки, путем установки других подшипников.
Но и тут, печалька. Никак не получалось вынуть запрессованные подшипники, не испортив ось Z (а ведь мне ее скоро продавать на авито). Но я заметил свободное место для установки дополнительных втулок, примерно 11мм высотой. И занялся втулками.
Выточил на станке сами втулки из латуни с посадкой 10мм, ориентируясь на валы.
Где-то чуток накосячил и втулки получились с неплотной посадкой. Но, после установки в каретку, они чуток поджались и люфт пропал.
Для того, чтобы втулки не встречались с гайкой и муфтой, сами втулки пришлось спилить немного, как и гайку.
Чтобы втулки сидели плотно и не выскакивали, добавил пару потайных стопорных винтов, под внутренний шестигранник.
Собрал ось Z. Попробовал двигать на отжимание, вверх-вниз, совсем другое дело.
При усилии более 20кг, ход не более 5 соток вверх или вниз. Раньше было так, чем больше тянешь, тем больше смещение. Можно было и до миллиметра дотянуть.
Но при кручении сторону, жесткости все равно, не хватало. Чем сильнее сдвигаешь «голову» в сторону, тем сильнее она сдвигается. Примерно по 10 соток в каждую сторону. Причем, эти 10 соток распределялись, половина на каретку оси Z, половина на крепление каретки оси Х, которой, видимо мало было 58мм на длину. А ведь, так все красиво начиналось.
Поэтому, я еще раз понял, что ось Z придется переделывать на линейные направляющие (но это не панацея. а попытка выиграть 2-5 соток), а с ней и ось Х, то в этот раз можно установить пару кареток на направляющую. 2 каретки MGN15С, это 2х42мм, т.е. минимальная ширина планки получится 84мм.
На эту же планку будут прикручиваться направляющие оси Z и их можно будет крепить уже на края, чтобы каретки оси Z расположились шире. Хуже от этого не будет, потому что планка 10мм толщины и каретки не будут касаться боковых стоек станка, упираться будет именно сама планка.
Получается, что мне нужно будет снять две MGN15H с оси X и заменить на 4 MGN15С. А MGN15H пристроить на ось Z в качестве основных кареток, по одной на направляющую или усилить еще парой MGN15C, если от этого будет хоть какой-то толк. Решил ставить MGN15H + MGN15С потому что задумал поменять штатный 200вт двигатель, на 500вт бесколлекторный с посадкой 55мм. А он существенно тяжелее и длиннее.
Двигатель поставляется со своим кронштейном под установку, но он не подходит на мою ось Z, так что проверить его быстро, не получится. Кроме крепежа, в комплекте идет блок питания на 48в и управляющий драйвер.
На случай. если мне не понравится новый двигатель, решил заранее предусмотреть крепление для следующего, по размеру и мощности, варианта шпинделя. Это получается 1500вт двигатель, под установку на пластину 154х94мм.
Т.е. движущаяся часть оси Z должна быть минимум 154мм длиной и 94мм шириной. Хотя сами каретки можно ставить не на самые края, чтобы не ограничиваться ходом. Но тем не менее, получается довольно длинная ось Z и я заказал направляющие MGN15 длиной 200мм. Плюс, ходовой винт и гайку, той же длины.
Конечно, я попытался попилить алюминий разными фрезами, от 1.5 до 4мм. И результат меня в очередной раз немного разочаровал. Т.е. если JET JMD-1, просто грыз втихую при его весе в 40кг, то мой CNC3018 уже скоро его по этому параметру перегонит, по цене уже перегнал, но по результату, это совсем другой станок. Он не вгрызается в металл, а просто пытается его царапать. Причем фрезу отжимает, она скачет из-за люфтов и отсутствия жесткости.
Двигатель 200вт, при сверлении фрезой, просто тормозится с самых высоких оборотов почти до 0. Но остается небольшая надежда, что новый моторчик сможет более уверенно врезаться в металл, а установленные чуть шире, каретки на оси Х, уберут хотя бы 5 соток от сдвига при боковой нагрузке. Еще и моторчик веса добавит, так что постепенно получится какой-то более менее начальный уровень для гравера.
Есть у меня еще подозрение, что линейные направляющие MGN15 это вовсе не панацея и для нормальной жесткости правильнее было смотреть в сторону HGN15 или типа того.
И еще меня бесят все эти вибрации при работе фрезы на родном шпинделе. Возможно, если будет тяжелый стол, массивный шпиндель на оси Z, то это как-то будет способствовать их уменьшению.
И третий фактор, который я сейчас не учитываю, это отсутствие у меня специальных двухзаходных фрез по алюминию, которые правильнее было бы использовать на высоких оборотах, вместо моих 4-х лепестковых, которыми я все режу на Корвете 414. Тут все скажут «ну конечно, в этом все дело» и будут правы. Такие фрезы я тоже заказал на али, буду постепенно пробовать.
На самом деле, алюминий для меня не является целевым материалом, я изначально настраивался на обработку заготовок из латуни, с которой должно быть немного лучше. Но пока приходится ориентироваться на то, что есть под руками и смотреть опыт коллег с ютуба, которые доводят и проверяют станки на алюминии.
Короче, потратил хренову тучу времени и денег, на доводку станка. Делаю все это не с целью, работать на этом несчастном CNC 3018, а чтобы погрузиться в технологии, получая удовольствие в процессе.
Остановился на этой ноте и спокойно поехал в отпуск, чтобы к моменту возвращения, все заказанные для оси Z детали приехали.
О смазывании линейных направляющих (рельсов и кареток) MGN9
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Хорошо, когда у каретки на рельсовой линейной направляющей предусмотрен порт (отверстие) для набивки в неё смазки из шприца. А если таковой возможности не предусмотрено (например, у направляющих KGT)? Как быть? Куда бежать? Что делать?
Радикальный вариант – это периодическая полная переборка таких направляющих с закладываем в них смазки. Определённый недостаток данного метода заключается в его трудоёмкости: необходима частичная разборка принтера, затем переборка направляющих, затем обратная сборка всего хозяйства и, наконец, юстировка направляющих.
Разумеется, возникает закономерный вопрос: а есть ли варианты обслуживания и смазывания направляющих попроще, но не хуже? Для себя я этот вопрос решил довольно давно, так как вариант смазывания направляющих без частичной разборки принтера есть. Получается достаточно хорошо, но межсервисный интервал (периодичность смазывания направляющих) при этом получается достаточно небольшой. Что, на мой взгляд, вполне приемлемо (благодаря удобству такого процесса ТО направляющих). А вот попытка уточнить здесь, на портале, данные по интервалу обслуживания дала интересный результат: в ответах на вопрос объявился некий господин станкостроитель с целым букетом своих профдеформаций. Было довольно забавно!
Но вернемся к вопросу о том, как можно смазать линейную направляющую, не разбирая при этом её каретку.
Итак, обо всём по порядку.
В данном случае для нас будут важны некоторые особенности конструктива. Каретка снабжена красными крышками-пыльниками (красная стрелка). Там, где должен быть порт для набивки каретки маслом без разборки, есть только его муляж (указывает фиолетовая стрелка). Шарики каретки идут по пазу рельса (зеленая стрелка).
Технология смазывания линейной направляющей без переборки каретки
1. Отведите каретку в одно из крайних положений.
2. Отвинтив 2 винта освободите пыльник (красная стрелка), расположенный с длинной стороны рельса.
3. Отведите пинцетом пыльник на противоположный конец рельса.
4. Зубочистой заложите в пазы длинной части рельса (зелёная стрелка) консистентную смазку (минеральная, класс вязкости NLGI2).
5. Медленно накатывая и откатывая каретку на смазку, набейте каретку смазкой – шарики сами затянут её внутрь каретки. Прокатите таким образом каретку до того конца рельса, на который вы ранее отвели пыльник (3).
6. Удалите образовавшуюся «бороду» из излишков смазки.
7. Верните пыльник на место и зафиксируйте его двумя винтами.
8. Проделайте то же самое и с остальными каретками.
Причины выхода из строя линейных направляющих
Линейные направляющие используются для направления движущихся частей станка по прямолинейной траектории с максимальной точностью и минимальным трением.
Поскольку требования к характеристикам работы достаточно высоки, то и условия эксплуатации должны быть соответствующими. Ухудшение даже одного пункта правил эксплуатации может привести к значительному снижению характеристик работы изделия.
Причины выхода из строя:
Ошибки монтажа
Типичной поломкой линейных направляющих является деформация фронтальных уплотнений. Это может происходить из-за неправильной технологии монтажа кареток на направляющую рельсу (см. рекомендации по монтажу и обслуживанию профильных линейных направляющих). Деформирование фронтальных уплотнений повышает сопротивление движению и снижает уплотняющий эффект, особенно против мелкодисперсионных твердых загрязнений и жидкостей, таких как СОЖ.
Ошибки сопряженной конструкции
Если плоскостность или точность сопряженной конструкции не соответствует требованиям каталога, то в каретках могут возникнуть реакции связей, которые приведут к преждевременному выходу из строя системы линейного перемещения. На рисунке представлен пример недопустимой геометрии стола, которая привела к перекосу кареток относительно направляющей рельсы в направлении движения.
Следствием этого перекоса стало неравномерное распределение нагрузки на тела качения в каретке. Особенно ярко это проявилось в месте перехода тел качения каретка – направляющая рельса. Перегруз в этом месте привел к разрушению дорожки качения, которое в дальнейшем будет развиваться по всей длине, и в конечном итоге приведет к полному разрушению. Перекос кареток в направлении движения легко распознается при перемещении смонтированного стола. Движение происходит рывками, оно прекращается при ослаблении монтажных винтов.
Усталость материала в контактной зоне
При достижении номинального срока службы, возникает усталостное выкрашивание материала (питтинг) в местах повышенной нагрузки. Очень четко индентифицируется эффект питтинга в местах перехода тел качения каретка – направляющая рельса. Если эффект питтинга возникает до расчетного срока службы, то это означает, что не были учтены дополнительные силы, действующие на каретку, т.е. в работе каретки более нагружены, чем ожидалось. В этом случае необходимо пересмотреть компоновку оборудования. Другой причиной усталостного выкрашивания может быть существенно больший фактический пробег, больший, чем закладывался при расчете оборудования. В этом случае необходимо проверить реальные законы движения. На практике выкрашивание материала проявляется в виде появления постороннего шума, изменения характера движения и потери точности. Появившиеся зоны питтинга приводят через короткое время к полному разрушению дорожек качения. При длинных ходах эффект питтинга возникает, как правило, на дорожках качения в каретке. На направляющей рельсе образуются вмятины от перекатывания тел качения по отделившимся частицам каретки.
Статическая перегрузка
При превышении допустимой статической грузоподъемности начинается пластическая деформация материала в контактной зоне, где происходит характерное выдавливание материала. В дальнейшем, при перекатывании тел качения эти выступы сравниваются. Места выступов являются концентраторами напряжений, которые при циклическом нагружении приводят к образованию трещин, а в дальнейшем, к выкрашиванию материала.
На практике пластическая деформация из-за статической перегрузки визуализируется всегда равномерными повреждениями дорожек качения – следами от тел качения. Статическая перегрузка возникает в большинстве случаев вследствие аварийных ситуаций: столкновений или ударов. После многочисленных перекатов появляются на местах пластических деформаций относительно большие участки выкрашивания. Со временем эти участки разрастаются и образуют единую зону, что приводит к полному разрушению дорожек качения. Обычно эта зона равняется длине каретки. При одноразовой перегрузке, вследствие столкновения или удара, повреждения линейных направляющих можно определить по изменению режимов движения. Ни при каких обстоятельствах статически поврежденные направляющие не достигнут номинального срока службы. Очень часто после одноразовой перегрузки достаточно всего лишь предварительного натяга, чтобы через короткое время образовались участки выкрашивания на дорожках качения.
