CNC 라우터용 원형 가이드 레일과 사각형 가이드 레일 비교

CNC 라우터용 원형 가이드 레일과 사각형 가이드 레일 비교

CNC 선형 레일 키트

선형 가이드 레일(CNC 선형 레일 키트)은 원형 가이드 레일과 정사각형 가이드 레일의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 원형 가이드 레일은 처음에 시작되었지만 정사각형 가이드 레일 구성 요소가 제공하는 정밀도를 제공하지 않습니다. 그러나 원형 가이드 레일은 무거운 하중이 있는 수직 이동에 선호되는 가이드 레일입니다. 응용 프로그램에 따라 어떤 유형의 선형 가이드 레일을 사용해야 하는지 결정됩니다. 하나를 다른 것보다 선택하는 기준은 다른 것을 선택하는 기준과 다르지 않습니다. CNC 라우터 구성 요소, 설계 사양, 시스템 목표 정의, 과거의 성공과 실수에서 작업. 하지만 경험이 부족한 사람은 누구나 간단한 실수를 할 수 있습니다. 시작하기에 가장 좋은 곳은 각 유형의 기본적인 특성을 배우고 애플리케이션과 가장 관련성이 높은 특성을 채택하는 것입니다.

원형 가이드 레일 기술은 지난 60년 동안 거의 완벽에 가까울 정도로 다듬어졌고, 사각형 가이드 레일은 존경할 만한 35년 정도였습니다. 내재된 설계 문제 대부분은 오래 전에 해결되었고 재료는 극적으로 개선되었습니다. 대부분의 문제는 오용 및 오용에서 발생합니다. 그리고 오용의 주된 이유는 종종 개인적 편견이나 선입견, 잘못된 계산 또는 미적 판단에서 비롯됩니다. 즉, 비교적 작은 선형 프로파일 레일이 하중, 속도 및 기타 모든 요구 사항에 적합할 수 있습니다. 그러나 CNC 라우터에 장착하면 분별력 있는 눈은 그것이 약하고 확실히 작다고 결론 내릴 수 있습니다.

한 유형의 선형 볼 부싱 가이드가 반드시 다른 유형보다 사용하기 쉬운 것은 아닙니다. 선택은 전적으로 특정 애플리케이션에 따라 달라집니다. 일반적으로 특정 사각 레일 구성 요소는 원형보다 비용이 더 많이 들 수 있지만 시스템 비용을 포함한 다른 요구 사항을 해결해야 합니다. 최소한 이러한 항목에는 레일 시스템을 수용하기 위한 CNC 라우터 베드 또는 기타 장착 표면을 준비하는 데 드는 비용, 필요한 위치 정확도 및 선형 레일 하위 시스템에 사용할 수 있는 공간이 포함됩니다.

하지만 연필을 종이에 대거나 마우스를 패드에 대기 전에 정사각형 또는 원형 레일을 결정하세요. 응용 프로그램이 어느 쪽으로든 갈 수 있을 것 같으면 가장 중요한 품질과 필요성에 대한 예비 계산을 실행하여 아무것도 간과되지 않았는지 확인하세요.

원형 가이드 레일

사각 가이드 레일이 등장하기 전에는 원형 가이드 레일이 모든 선형 모션 제어 상황을 충족시킬 것으로 기대되었습니다. 그리고 수년 동안 그들은 훌륭하게 그렇게 했습니다. 하지만 CNC 라우터 도구 사용자가 특정 작업에 대해 더 엄격한 공차를 요구함에 따라 CNC 라우터 제작자는 밀링 및 스크래핑 방식의 고전적인 방법을 선호했습니다. 원형 가이드 레일은 공차 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 주변 장비에 사용되었습니다.

이는 원형 가이드 레일을 덜 가치 있거나 쓸모없게 만들지 않았습니다. 그 이점은 여전히 ​​단점보다 큽니다. 원형 가이드 레일은 일반적으로 정사각형 가이드 레일보다 저렴하지만, 그것이 어떤 응용 프로그램에 대한 주요 기준이 되어서는 안 됩니다. 정사각형 레일은 실제로 고장날 수 있는 반면 원형 레일은 매끄럽고 완벽하게 작동할 수 있습니다. 예를 들어, 원형 가이드 레일은 대부분의 경우 정렬 불량, 평행도 불량 및 모멘트 하중에 대해 더 관대합니다. CNC 기계 그리고 사각 레일 시스템보다 레일 h8에서 더 많은 변화를 허용합니다. 그래도 0.01피트에 대해 10인치의 이동 직진도를 유지할 수 있습니다. 또한, 작은 롤링 요소는 원형 레일 동작을 더 부드럽게 만드는 경향이 있습니다.

이 정확도를 얻으려면 끝부분에만 지지대가 필요하지만, 많은 경우 여러 지점이나 전체 길이에 걸쳐 지지대가 있습니다. 이렇게 하면 레일이 문제 없이 틈새를 가로질러 건너가고 한 지지대에서 다른 지지대로 안전하게 이동할 수 있습니다. 원형 레일 시스템에 샤프트-레일 조립(샤프트, 레일 또는 샤프트와 2개의 필로우 블록이 있는 4개의 끝 지지 블록)만 필요한 경우 준비 비용이 정사각형 레일보다 적습니다. 일반적으로 원형 레일 설치는 비교적 쉽고 저렴합니다. 그리고 서비스 및 교체는 원형 레일을 선호합니다.

정사각형 가이드 레일(Profile Guide Rails)

정사각형 가이드 레일은 원래 CNC 라우터 도구 산업을 위해 설계되었습니다. 이는 CNC 라우터 베드의 필수 영역인 통합 캐리지와 웨이를 대체했습니다. 그럼에도 불구하고 일부 기존 캐리지와 웨이는 특정 상황에서 여전히 높은 정확도를 제공합니다.

정사각형 가이드 레일은 더 단단하고 견고하지만, 평평함과 평행성에 대한 엄격한 요구 사항을 갖춘 직선적이고 연속적인 지지대가 필요합니다. 원형 레일이 할 수 있는 틈새를 메울 수 없습니다. 그러나 CNC 라우터 제조업체는 정밀한 베드 준비에 익숙하기 때문에 이는 문제가 되지 않습니다.

정사각형 가이드 레일의 주요 장점은 높은 위치 정확도로, 특히 밀링 및 연삭에 유용합니다. 0.0002피트 길이에서 0.001~10인치를 유지하는 반면, 원형 가이드 레일은 0.01인치를 유지합니다. 또한 순간 하중에 대한 이러한 정밀도를 처리합니다. 단일 캐리지와 단일 레일은 원형 레일보다 이에 더 적합합니다. 그리고 정사각형 레일은 높은 정확도로 더 높은 하중을 처리하기 때문에 대부분 사용자는 원형 가이드 레일이 제공하는 것보다 다소 덜 매끄러움을 허용합니다.

단일 프로파일 레일 유닛이 순간 하중을 처리할 수 있지만 항상 권장되는 것은 아닙니다. 하중을 균형 잡거나 무게를 분산하려면 2개 이상의 유닛을 사용해야 합니다. 그러나 2개의 원형 가이드 레일이 필요한 곳에는 하나 정사각형 레일이 적합할 수 있습니다. 프로파일 레일은 완전한 시스템, 레일 및 캐리지에 하나 또는 2개의 부품이 필요하기 때문에 사용하기도 더 쉬운 반면 원형 레일은 몇 가지 부품이 더 필요합니다.

정사각형 가이드 레일은 지정된 거리를 이동하는 동안 장치가 견뎌내는 하중의 양으로 정의되는 더 높은 하중 수명 용량을 가지고 있습니다. 예를 들어, 20,000N 용량은 100km 정격을 기준으로 합니다. 그리고 레일이 미끄러지지 않고 롤링 접촉을 하기 때문에 마모가 최소화됩니다. 정사각형 레일 수명은 주로 그것이 있는 환경 유형, 적절한 윤활 및 유지 관리에 따라 달라집니다. 다른 모든 것이 동일하다면, 원형 가이드 레일은 패키지가 그렇게 단단하지 않고 약간의 변화에 ​​덜 민감하기 때문에 약간 더 관대합니다. 정사각형 레일은 이물질과 충격에 더 민감하지만 롤링 요소에 영향을 미치지 않는 충격에 대한 더 높은 용량과 저항성을 가지고 있습니다.

마모 측면을 고려하면, 원형 레일은 또한 자연적인 파편 배출 기능을 가지고 있습니다. 사각형 레일 트랙은 직접 접근할 수 없지만 반드시 파편을 배출하지는 않습니다. 레일에 유체 구동력이 가해지면 원형 레일은 사각형 레일보다 성능이 더 좋습니다. 사각형 레일은 일부 레이스 영역에서 끌어올릴 수 있지만, 원형 레일은 끌어올릴 경향이 적기 때문입니다.

CNC 라우터 구성 요소 레이아웃을 시작하기 전에 사용할 레일 유형을 선택합니다. 장착 고정 장치는 원형 및 사각형 가이드 레일 간에 근본적으로 다르며 작업 영역은 물리적 크기에 대한 하중 정격과 마찬가지로 다릅니다. 나중에 작동하지 않으면 사각형 레일에서 원형 레일로 변경하는 것보다 한 브랜드의 사각형 레일에서 다른 브랜드로 변경하는 것이 더 쉽습니다. 모든 제조업체는 유형 내에서 어느 정도의 상호 교환성을 허용하는 표준을 따릅니다.

효율성은 두 가지 각도에서 접근할 수 있습니다. 하나는 마찰 저항 계수를 다루고, 마찰이 적다는 것은 입력 에너지가 낮다는 것을 의미합니다. 원형 레일 저항은 약간 낮고 그 동작은 프로파일 레일보다 더 부드럽습니다. 그러나 정사각형 가이드 레일을 정기적으로 사용하는 사람들은 레일을 충분히 잘 구동할 수 있는 충분한 전력을 제공합니다. 일부는 또한 전반적인 봉투 또는 크기의 관점에서 효율성을 고려합니다. 더 작은 프로파일 레일은 더 높은 하중에 대해 더 작은 패키지를 제공합니다.

충격 하중은 순간적인 충격 하중과 마찬가지로 모든 베어링에 영향을 미칩니다. 정사각형 가이드 레일은 작은 장치보다 더 무거운 하중을 처리할 수 있으므로 충격은 더 큰 충격력입니다. 그러나 모든 경우에서 레일은 충격 하중이 아닌 정상 하중의 용량에 맞게 조정됩니다. 중장비에서 순수한 질량 때문에 충격이 더 해롭다는 것을 제외하면 큰 차이는 없습니다.

정사각형 가이드 레일에는 일반적으로 제조업체의 핸드북이나 설계 가이드에서 찾을 수 있는 몇 가지 중요한 환경적 경감 계수가 있습니다. 안타깝게도 설계자는 원형 또는 정사각형 가이드 레일의 초기 설계 단계에서 경감 계수를 충분히 자주 고려하지 않습니다. 예를 들어, 미국의 표준 듀티 사이클 정격은 2만 인치 또는 50km이고 유럽 시장의 경우 100km 또는 4만 인치입니다. 종종 표준은 레일 시스템을 25 또는 50% 정격 용량의.

카탈로그에 있어요

대부분의 리니어 롤러 및 볼 가이드 카탈로그에는 사이징 및 설치에 대한 응용 및 엔지니어링 정보가 포함되어 있습니다. 이러한 매개변수는 피치, 롤 및 요를 포함한 동적 하중 및 모멘트 정격과 정적 하중 및 모멘트 용량을 결정하는 데 필요합니다. 카탈로그에는 또한 동적 하중 정격 및 적용된 동적 하중 입력 매개변수에서 베어링 이동 수명을 결정하기 위한 그래프와 방정식이 포함되어 있습니다. 각 리니어 롤러 또는 볼 베어링 가이드에는 속도, 가속도, 허용 오차, 예압 및 온도 범위에 대한 고유한 사양이 있습니다.

프로파일 가이드에 가장 중요한 매개변수는 수 마이크로미터 범위에 있는 주행 평행도입니다. 면밀히 따르지 않으면 베어링이 조기에 결합되거나 마모됩니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 설치 가이드는 장착 표면 준비, 장착 허용 오차 및 레일 평행도에 대한 주제를 꼼꼼히 다룹니다. 설치 데이터에는 레일 수직 오프셋, 수직 및 측면 캐리지 오프셋, 장착 구멍 허용 오차, 볼트 토크 및 맞대기 접합도 포함됩니다.

원형 리니어 볼 부싱 베어링은 프로파일 레일과 동일한 고려 사항과 몇 가지 사항을 추가로 요구합니다. 극좌표 그래프는 동적 하중 용량을 보여주고 그래프는 하중 수명을 보여줍니다. 원형 가이드 레일에 주어진 0.001의 낮은 마찰 계수와 자체 정렬 사양은 프로파일 레일에 일반적으로 할당되는 디레이팅 계수의 필요성을 제거합니다.

어플리케이션

사각형 리니어 가이드 레일은 한때 설계에 내재된 광범위한 연삭 요구 사항으로 인해 원형 기술보다 몇 배나 비쌌지만, 새로운 제조 기술과 규모의 경제로 인해 엔지니어는 더 광범위한 응용 분야에서 사각형 가이드 레일을 사용하도록 장려했습니다. 사각형 리니어 가이드 레일은 한때 원형 가이드 레일로만 지원되었던 동일한 응용 분야에서 많이 찾을 수 있습니다.

대부분의 응용 프로그램에서는 원형 또는 정사각형 가이드 레일을 사용할 수 있습니다. 그러나 일부 레일은 원형이 작동하지 않기 때문에 다른 유형으로 교체됩니다. 이는 설계자가 축 방향 이동을 위해 정사각형 레일로 시작한 병원 환자 침대의 경우였습니다. 그러나 조립품은 구속되어 장착 볼트를 풀어 약간의 비틀림 동작을 허용하지 않는 한 자유롭게 움직일 수 없었습니다. 침대 프레임은 단순히 충분히 단단하지 않았습니다. 정사각형 레일을 자체 정렬 원형 레일로 교체해야 했습니다.

비슷한 문제로 어려움을 겪는 또 다른 애플리케이션은 자판기의 판금 베이스에 장착된 정사각형 레일이었습니다. 판금 장착이 충분히 견고하지 않았기 때문에 레일이 작동하지 않았습니다. 때때로 설계자는 동일한 문제를 다른 관점에서 볼 때 실수를 반복합니다. 원형 가이드 레일에 익숙한 엔지니어는 애플리케이션에서 더 높은 정확도가 필요하더라도 이를 고수하는 경향이 있습니다. 그러나 대부분의 애플리케이션은 정사각형 레일 정확도가 필요하지 않습니다. 구성 요소 비용만이 아니라 전체 시스템 비용을 살펴봐야 합니다. 즉, 모든 주변 장치와 확장된 문제에 대한 요구 사항을 통합해야 합니다.

원형 레일의 하중/수명 그래프는 주어진 볼 부싱 베어링에 대한 한계 하중을 나타냅니다. 가장 무거운 하중을 받는 베어링의 최대 하중과 필요한 이동 수명을 차트에 입력하고 두 선이 교차하는 곳을 찾으십시오. 교차점을 통과하거나 교차점 위와 오른쪽의 영역은 가장 적합한 베어링을 나타냅니다.

베어링의 방향 또는 적용된 하중의 방향은 볼 부싱 베어링의 동적 하중 용량을 결정합니다. 보정 계수는 극좌표 그래프에 표시된 베어링 볼 트랙의 방향을 기준으로 적용된 하중의 방향에서 찾습니다. 하중 용량을 결정하려면 보정 계수 K를 특정 장치의 동적 하중 용량으로 곱합니다.

정사각형 가이드 레일은 크기에 비해 하중 용량 측면에서 더 높은 강성과 더 컴팩트함을 요구하는 특정 상황에서 원형 가이드 레일보다 성능이 우수할 수 있습니다. 일반적으로 프로파일 가이드 레일은 더 높은 하중 용량, 정확도, 강성을 제공하며 수명이 더 깁니다.

정사각형 가이드 레일은 바인딩과 과도한 마모를 방지하기 위해 매우 평행한 표면을 가져야 합니다. 장착 표면의 모양을 취하는 경향이 있어 평행도 사양을 엄격히 준수해야 합니다.

원형 가이드 레일과 사각형 가이드 레일을 한눈에 살펴보세요