CNC ルーター用丸型ガイドレール VS 角型ガイドレール
CNC リニアレールキット
リニアガイドレール（CNCリニアレールキット）には、丸型ガイドレールと角型ガイドレールの2種類があります。丸型ガイドレールは最初に登場しましたが、角型ガイドレール部品ほどの精度は得られません。ただし、丸型ガイドレールは、重い荷重を伴う垂直移動に適したガイドレールです。どのタイプのリニアガイドレールを使用するかは、用途によって決まります。どちらかを選択する基準は、他のものを選択する基準と変わりません。 CNCルーター コンポーネントを開発し、設計の仕様を定め、システムの目標を定義し、過去の成功と失敗から作業を進めます。しかし、経験の浅い人は誰でも単純なミスを犯す可能性があります。最初に行うべきことは、各タイプの基本的な特性を学び、アプリケーションに最も関連のある特性を採用することです。
丸型ガイド レールの技術は、過去 60 年間でほぼ完璧になるまで磨き上げられ、角型ガイド レールは 35 年間ほどでほぼ完璧になりました。設計上の固有の問題のほとんどは長い間解決されており、材料は劇的に改善されています。ほとんどの問題は、誤用や誤った適用によって発生します。誤った適用の主な理由は、多くの場合、個人的な偏見や先入観、計算ミス、または美的判断から生じます。つまり、比較的小さな直線プロファイル レールは、負荷、速度、その他のすべての要件に問題なく適合する可能性があります。しかし、CNC ルーターに取り付けると、鋭い目を持つ人は、それが弱々しく、明らかに小さすぎると結論付ける可能性があります。
あるタイプのリニア ボール ブッシング ガイドが、他のタイプよりも使いやすいとは限りません。選択は、特定のアプリケーションによって完全に異なります。一般的に、特定の角レール コンポーネントは丸レール コンポーネントよりも高価になる可能性がありますが、システム コストなどの他の要件も考慮する必要があります。これらの項目には、少なくとも、レール システムに対応するための CNC ルーター ベッドまたはその他の取り付け面の準備にかかる費用、必要な位置決め精度、リニア レール サブシステムに使用できるスペースが含まれます。
しかし、鉛筆で紙を書いたり、マウスでパッドを操作したりする前に、四角いレールか丸いレールのどちらかを選択します。アプリケーションがどちらの方向にも進む可能性がある場合は、最も重要な特性と要件について予備計算を実行し、何も見落とされていないことを確認します。
丸型ガイドレール
角型ガイド レールが登場する前は、丸型ガイド レールがあらゆる直線運動制御の状況を満たすと期待されていました。そして、何年もの間、丸型ガイド レールは見事にその期待に応えていました。しかし、CNC ルーター ツールのユーザーが特定の作業に対してより厳しい許容誤差を要求したため、CNC ルーター メーカーはフライス加工と削り取りという従来の方法を採用しました。丸型ガイド レールは、許容誤差の要件を満たせない周辺機器に使用されました。
だからといって、丸型ガイドレールの価値が下がったり、時代遅れになったりするわけではありません。その利点は欠点を上回り続けています。丸型ガイドレールは一般的に角型ガイドレールよりも安価ですが、それがどんな用途でも主な基準になるべきではありません。角型レールは実際に故障することもあります。一方、丸型レールはスムーズに完璧に機能します。たとえば、丸型ガイドレールは、ほとんどの用途で、位置ずれ、平行度の低さ、モーメント荷重に対してより寛容です。 CNCマシン スクエアレールシステムよりもレール h8 の変動が大きくなります。それでも、0.01 フィートで 10 インチの移動真直度を維持できます。また、転動体が小さいため、円形レールの動きがよりスムーズになります。
この精度を達成するには、端の部分のみでサポートする必要がありますが、多くのレールは複数のポイントまたは全長にわたってサポートされています。これにより、レールは問題なく隙間を横切り、2 つのサポートから別のサポートに安全に移動できます。丸型レール システムに必要なのはシャフト レール アセンブリ (シャフト、レール、またはシャフトと 4 つの端でサポートされたブロックと つのピロー ブロック) のみである場合、準備コストは角型レールよりも低くなります。一般に、丸型レールの取り付けは比較的簡単で安価です。また、保守と交換は丸型レールの方が有利です。
角形ガイドレール（プロファイルガイドレール）
角型ガイド レールは、もともと CNC ルーター ツール業界向けに設計されました。CNC ルーター ベッドの不可欠な部分である一体型キャリッジとウェイに代わるものです。ただし、従来のキャリッジとウェイでも、特定の状況では依然として高い精度が得られます。
角型ガイド レールはより堅固で剛性が高いですが、平坦性と平行性に関する厳しい要件を満たす直線的で連続的なサポートが必要です。丸型レールのように隙間をまたぐことはできません。ただし、CNC ルーター メーカーは精密なベッド準備に慣れているため、これは問題になりません。
角型ガイド レールの主な利点は、位置決め精度が高いことです。特にフライス加工や研削加工に便利です。長さ 0.0002 フィートで 0.001 ～ 10 インチの精度を保持しますが、丸型ガイド レールの精度は 0.01 インチです。また、角型ガイド レールは瞬間荷重に対してもこの精度を維持します。これには、丸型レールよりも、単一のキャリッジと単一のレールの方が適しています。また、角型レールは高い精度で高い荷重を処理するため、ほとんどのユーザーは、丸型ガイド レールよりも多少の滑らかさの不足を許容します。
プロファイル レール ユニット 2 つでモーメント荷重に対応できますが、常に推奨されるわけではありません。荷重のバランスを取ったり、重量を分散したりするには、2 つ以上のユニットを使用する必要があります。ただし、2 つの丸型ガイド レールが必要な場所には、角型レール つで対応できます。プロファイル レールは、完全なシステムに必要な部品がレールとキャリッジの つまたは つであるのに対し、丸型レールはいくつかの部品をさらに必要とするため、使いやすいです。
角型ガイド レールは、ユニットが特定の距離を移動しても耐えられる負荷の量として定義される、より高い耐荷重容量を備えています。たとえば、20,000 N の容量は、100 km の定格に基づいています。また、レールはスライドせず、転がり接触するため、摩耗は最小限です。角型レールの寿命は、主に、レールが設置されている環境の種類、適切な潤滑、およびメンテナンスによって決まります。他のすべての条件が同じであれば、丸型ガイド レールは、パッケージがそれほどタイトではなく、わずかな変化にそれほど敏感ではないため、より耐性があります。角型レールは、転がり要素に影響しない衝撃に対する容量と耐性は高いものの、破片や衝撃に対してより敏感です。
摩耗の面を考慮すると、丸型レールには自然な破片除去機能もあります。角型レールのトラックは直接アクセスできないようになっていますが、必ずしも破片が除去されるわけではありません。レールに流体駆動力が適用されると、丸型レールは角型レールよりも優れた性能を発揮します。これは、角型レールはレース領域の一部で引っ張られる可能性があるのに対し、丸型レールは引っ張られる傾向が少ないためです。
CNC ルーター コンポーネントのレイアウトを開始する前に、使用するレールのタイプを選択します。丸型ガイド レールと角型ガイド レールでは取り付け器具が根本的に異なり、作業領域は物理サイズの負荷定格と同様に異なります。後でうまくいかなくなった場合は、角型レールを別のブランドに変更する方が、角型レールを丸型レールに変更するよりも簡単です。すべてのメーカーは、タイプ内である程度の互換性を認める標準に従います。
効率は 2 つの角度から考えることができます。つは抗力摩擦係数です。摩擦が少ないということは、入力エネルギーが少ないことを意味します。円形レールの抗力はプロファイル レールよりも少し低く、動作はスムーズです。しかし、スクエア ガイド レールを定期的に使用すると、レールを十分に駆動するのに十分なパワーが得られます。全体的なエンベロープまたはサイズの観点から効率を考慮する人もいます。プロファイル レールが小さいほど、パッケージが小さくなり、負荷が大きくなります。
衝撃荷重は、瞬間的な衝撃荷重と同様に、すべてのベアリングに影響します。角型ガイド レールは小型ユニットよりも重い荷重を処理できるため、衝撃は衝撃力に近いものとなります。ただし、いずれの場合も、レールは衝撃荷重ではなく、通常の荷重の容量に合わせて調整されます。重機では、純粋な質量のため、衝撃がより有害になるという点を除けば、大きな違いはありません。
角型ガイドレールには、通常、メーカーのハンドブックまたは設計ガイドに記載されている重要な環境負荷軽減が付属しています。残念ながら、設計者は、丸型または角型ガイドレールのいずれの設計の初期段階でも、負荷軽減係数を十分に考慮していません。たとえば、米国の標準デューティサイクル定格は 2 万インチまたは 50 km で、欧州市場では 100 km または 4 万インチです。多くの場合、標準では、レールシステムを 25 または 万インチを超えて使用しないことを推奨しています。 50% 定格容量の。
カタログに載っています
リニア ローラー ガイドおよびボール ガイドのカタログのほとんどには、サイズと取り付けに関するアプリケーション情報とエンジニアリング情報が記載されています。これらのパラメータは、ピッチ、ロール、ヨーを含む動荷重とモーメント定格、および静荷重とモーメント容量を決定するために必要です。カタログには、動荷重定格と適用された動荷重入力パラメータからベアリングの移動寿命を決定するためのグラフと方程式も含まれています。各リニア ローラー ガイドまたはボール ベアリング ガイドには、速度、加速度、許容差、プリロード、および温度範囲に関する独自の仕様があります。
プロファイル ガイドの最も重要なパラメータは、数マイクロメートルの範囲のランニング平行度です。厳密に従わないと、ベアリングが固着したり、早期に摩耗したりします。このような問題を防ぐために、取り付けガイドでは、取り付け面の準備、取り付け許容差、レールの平行度について入念に説明しています。取り付けデータには、レールの垂直オフセット、垂直および横方向のキャリッジ オフセット、取り付け穴の許容差、ボルトのトルク、および突合せジョイントも含まれます。
丸型リニア ボール ブッシング ベアリングには、プロファイル レールと同じ考慮事項に加えて、いくつかの考慮事項が必要です。極座標グラフは動的負荷容量を示し、グラフは負荷寿命を示します。丸型ガイド レールに与えられた 0.001 の低摩擦係数と自動調整仕様により、プロファイル レールに一般的に割り当てられるディレーティング係数は不要になります。
アプリケーション
かつては、角型リニアガイドレールは、設計上、膨大な研削作業が必要だったため、丸型技術に比べて何倍もコストがかかっていましたが、新しい製造技術と規模の経済性により、エンジニアはより幅広い用途で角型ガイドレールの使用を検討するようになりました。角型リニアガイドレールは、かつては丸型ガイドレールでしかサポートされていなかった多くの用途で現在使用されています。
ほとんどのアプリケーションでは、丸型または角型のガイド レールを使用できます。ただし、一部のレールは、丸型が機能しないため、他のタイプに置き換えられます。たとえば、病院の患者用ベッドでは、設計者は軸方向の移動用に角型レールから始めました。しかし、アセンブリは固定され、取り付けボルトを緩めてねじり動作を可能にしない限り、自由に動くことができませんでした。ベッド フレームの剛性が不十分だったのです。角型レールを自動調整の丸型レールに置き換える必要がありました。
同様の問題を抱えていた別のアプリケーションは、自動販売機の金属板ベースに取り付けられた角レールでした。レールが機能しなかったのは、金属板の取り付けが十分に堅固でなかったためです。設計者は、同じ問題を別の観点から見ると、間違いを繰り返すことがあります。丸型ガイド レールに精通しているエンジニアは、アプリケーションでより高い精度が求められているかどうかに関係なく、丸型ガイド レールを使い続ける傾向があります。しかし、ほとんどのアプリケーションでは角レールの精度は必要ありません。コンポーネント コストだけでなく、システム全体のコストを考慮する必要があります。つまり、すべての周辺機器と拡張された問題の要件を組み込む必要があります。
円形レールの荷重/寿命グラフは、特定のボールブッシング ベアリングの限界荷重を示します。最も負荷のかかるベアリングの最大荷重と必要な移動寿命をグラフに入力し、2 本の線が交差する場所を見つけます。交差点を通るか、交差点の上と右側の領域が、最も適切なベアリングを示します。
ベアリングの向きまたは適用される荷重の方向によって、ボール ブッシング ベアリングの動的荷重容量が決まります。補正係数は、極座標グラフに示されているベアリング ボール トラックの向きに対する適用される荷重の方向から求められます。荷重容量を決定するには、補正係数 K に特定のユニットの動的荷重容量を掛けます。
角型ガイド レールは、サイズに対する負荷容量の点でより高い剛性とコンパクトさが求められる特定の状況では、丸型ガイド レールよりも優れた性能を発揮します。一般に、プロファイル ガイド レールは、より高い負荷容量、精度、剛性を備え、耐用年数も長くなります。
角型ガイド レールは、固着や過度の摩耗を防ぐために、非常に平行な表面を持つ必要があります。ガイド レールは取り付け面の形状に倣う傾向があるため、平行度の仕様を厳密に順守する必要があります。
丸型ガイドレールと角型ガイドレールの比較
| 機能 | 丸型ガイドレール | スクエアガイドレール |
|---|---|---|
| 費用 | 一般的には安価です | 一般的に高価 |
| インストール | 位置合わせと設置が簡単 | より正確な位置合わせと取り付けが必要 |
| 動きの滑らかさ | 摩擦が少なくスムーズな動き | 動きは良いが、丸いレールよりも摩擦が大きい可能性がある |
| 負荷容量 | 耐荷重性が低い | より高い耐荷重性 |
| 安定性 | 重い負荷がかかるとたわんだり曲がったりすることがある | より安定しており、重い負荷がかかっても曲がりにくい |
| 耐久性 | 頻繁な連続使用では耐久性が低い | より耐久性があり、高負荷用途に適しています |
| 申し込み | より軽量で要求の少ないアプリケーションに最適 | 重作業や高精度のアプリケーションに最適 |
| 多才 | さまざまな直径と長さをご用意 | 様々なサイズがありますが、一般的にはより硬いです |
| メンテナンス | シンプルな設計でメンテナンスが簡単 | 複雑さのため、より多くのメンテナンスが必要になる場合があります |
| 精度 | 高負荷のシナリオでは精度が低下する | 高精度、精密加工に最適 |
| 柔軟性 | より柔軟で、わずかなずれにも対応可能 | 柔軟性が低く、正確な位置合わせが必要 |
参考文献
CNC ルーターの価格はいくらですか? - 購入ガイド
新品または中古の CNC ルーター マシンまたはテーブル キットを 1 つ購入しようとしている場合、予算内で購入できるように、費用がいくらになるか知りたいと思うかもしれません。支払う最終価格は、購入するメーカーとタイプによって異なります。
CNCルーターの価格：アジアとヨーロッパの比較
この記事では、アジアとヨーロッパでの CNC ルーターの価値について説明し、2 つの地域のさまざまな価格とさまざまなコストを比較するとともに、予算に最適なマシンを選択する方法について説明します。
CNC ルーター用語集の簡単なガイド
CNC ルーター マシンについて何かを学びたい場合は、CNC、CAD、CAM、G コードなどについて用語集から理解する必要があります。
CNC ルーターは何に使用されますか?
CNC ルーター マシンは、自動木工、石の彫刻、金属のフライス加工、プラスチックの彫刻、フォームの切断、ガラスの彫刻に使用されます。
信頼できるポータブル CNC マシンはありますか?
信頼性の高いポータブル CNC マシンを見つけるのに苦労していませんか? ここでは、ニーズに合った適切な工作機械を選択するためのヒントを提供する専門的なユーザー ガイドを紹介します。
初めての CNC ルーター購入ガイド
このガイドは、CNC ルーター マシンとは何か、どのように機能するのか、どのような種類があるのか、何に使われるのか、費用はいくらなのか、どのように選択して購入するのかなどを理解するのに役立ちます。