얼마 전 우리는 알루미늄과 경강을 가공하려는 고객과 맞춤형 CNC 밀링 머신 프로젝트에 대해 논의했습니다.
그의 주요 관심사는 가격뿐만 아니라 다음과 같습니다.
- 기계 강성
- 포지셔닝 정확도
- 예압 품질
- 구성 요소 호환성
- 장기적인-신뢰성
이는 실제로 CNC 기계 프로젝트에서 매우 일반적입니다. 많은 기계 제작자들이 스핀들과 모터에 많은 돈을 투자하지만 선형 모션 시스템의 중요성을 과소평가하고 있습니다.
실제로 CNC 기계의 성능은 종종 다음의 품질에 크게 좌우됩니다.
- 선형 가이드 레일
- 볼스크류
- 지원 블록
- 예압 매칭
- 조립 정밀도
잘못된 3축 볼 스크류 시스템을 선택하면 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다.
- 절단 중 진동
- 백래시
- 표면 마감 불량
- 불안정한 정확도
- 과도한 소음
- 기계 수명 단축
이 기사에서는 실제 엔지니어링 고려 사항을 기반으로 CNC 밀링 기계에 적합한 3축 볼 스크류 시스템을 선택하는 방법을 설명합니다.
3축 볼스크류 시스템이란?
3축 볼 스크류 시스템은 일반적으로 CNC 기계의 X-축, Y-축 및 Z-축에 사용되는 완전한 선형 모션 전송 시스템을 의미합니다.
일반적인 CNC 선형 모션 시스템에는 선형 가이드 레일, 베어링 블록, 볼 나사, 볼 나사 너트, BK/BF 지지 장치, 커플링, 스테퍼 또는 서보 모터, 모터 장착 브래킷이 포함됩니다.
CNC 밀링 머신의 경우 세 축 모두 높은 강성과 안정적인 모션 제어로 함께 작동해야 합니다.
단순한 목공 라우터와 달리 알루미늄 및 강철 절단기는 기계 구조에 훨씬 더 높은 요구 사항을 적용합니다.
CNC 밀링 머신에서 강성이 중요한 이유
처음으로-CNC를 제작하는 많은 사람들은 주로 속도나 모터 출력에 중점을 둡니다.
그러나 강성은 가공 품질을 결정하는 실제 요소인 경우가 많습니다.
알루미늄이나 경강을 절단할 때 기계는 상당한 절단력을 받습니다. 리니어 가이드 또는 볼 스크류 시스템의 강성이 부족하면 기계에 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
- 진동
- 채터마크
- 부정확한 치수
- 불안정한 절삭 깊이
- 공구 마모
이것이 바로 많은 CNC 제작자가 고강도 작업용으로 HGR15 또는 HGR20과 같은 작은 크기 대신 HGR25 선형 가이드 레일 또는 HGR30 레일을 선호하는 이유입니다.{4}}
더 큰 레일은 다음을 제공합니다.
- 더 나은 적재 용량
- 더 높은 구조적 강성
- 안정성 향상
- 변형에 대한 저항력 향상
중형-크기의 CNC 밀링 머신의 경우 HGR25는 가장 일반적으로 사용되는 선택 중 하나입니다.
각 축에 적합한 볼나사 선택
볼 스크류 선택은 기계 크기, 축 부하, 이동 길이, 이동 속도, 절삭력, 모터 토크를 기준으로 해야 합니다.
대부분의 중간 크기 CNC 밀링 기계의 경우 SFU2005 볼 스크류가 X축 및 Y축에 널리 사용됩니다.
SFU2005가 인기 있는 이유
"2005"는 다음을 의미합니다.
- 나사 직경 20mm
- 5mm 리드
이 조합은 강성, 위치 정확도, 부하 용량 및 속도 제어 간의 적절한 균형을 제공합니다.
알루미늄 가공의 경우 직경이 클수록 장거리 이동 시 편향을 줄이는 데 도움이 되므로 SFU2005가 선호되는 경우가 많습니다.
Z-축은 어떻습니까?
Z-축은 일반적으로 이동 길이가 짧지만 수직 하중 집중도가 높습니다.
많은 제작업체에서는 스핀들 무게와 기계 설계에 따라 SFU1605 또는 SFU2005를 선택합니다.
SFU1605 장점:
- 더 가벼운 무게
- 낮은 관성
- 더욱 쉬워진 모터 가속
- 컴팩트한 Z-축 구조에 적합
SFU2005 장점
- 더 높은 강성
- 더 나은 중량-하중 지원
- 진동 감소
더 무거운 스핀들 설정의 경우 일반적으로 SFU2005가 더 안전한 선택입니다.
예압이 중요한 이유
많은 공급업체가 무시하는 한 가지 세부 사항은 사전 로드입니다.
그러나 예압은 CNC 기계 정확도를 위해 매우 중요합니다.
선형 가이드 예압은 간극, 진동, 위치 오류, 동작 불안정성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
많은 전문 CNC 제작자는 G2 예압 또는 G3 예압을 선호합니다. 예압 시스템이 절단 중 더 나은 강성을 제공하기 때문입니다.
적절한 예압이 없으면 고품질 레일을 사용하더라도 기계에 백래시나 진동이 발생할 수 있습니다.-
동시에 마찰, 열, 모터 부하 등 과도한 예압이 증가할 수 있습니다.
균형 잡힌 사전 로드 구성은 -장기적인 시스템 성능을 위해 중요합니다.
HGR25 대 HGR30: 어느 것을 선택해야 합니까?
많은 CNC 제작자가 HGR25와 HGR30 사이에서 망설입니다.
둘 다 CNC 밀링 머신에 대한 일반적인 선택이지만 우선순위는 서로 다릅니다.
| 모델 | 장점 | 적합한 용도 |
|---|---|---|
| HGR25 | 더 낮은 비용, 더 가벼운 무게, 더 쉬운 설치 | 알루미늄 절단, 중형 CNC 기계 |
| HGR30 | 더 높은 강성과 하중 용량 | 무거운 갠트리 구조, 강철 절단 |
대부분의 알루미늄 및 경강 응용 분야의 경우 HGR25는 강력한 기계 프레임과 결합하면 이미 충분합니다.
HGR30은 대형 갠트리 기계, 공격적인 절단, 높은 스핀들 출력 및 산업 응용 분야에서 더욱 매력적입니다.
DIY CNC 빌드의 일반적인 호환성 문제
맞춤형 CNC 프로젝트의 가장 큰 문제 중 하나는 호환성 불일치입니다.
많은 사용자가 다른 공급업체로부터 별도로 구성 요소를 구입하고 나중에 조립 문제를 발견합니다.
일반적인 문제는 다음과 같습니다.
잘못된 BK/BF 지원 일치
볼스크류 엔드 가공이 서포트 블록에 제대로 맞지 않을 수 있습니다.
커플링 크기 불일치
모터 축 직경과 볼스크류 축 직경이 커플링과 일치하지 않을 수 있습니다.
너트 하우징 정렬 문제
잘못 설계된 너트 하우징은 정렬 오류와 마찰 증가를 유발할 수 있습니다.
레일 및 블록 비호환성
브랜드마다 약간씩 다른 공차나 치수를 사용하는 경우가 있습니다.
모터 브래킷 위치 오류
부적절한 브래킷 설계로 인해 모터 정렬 문제가 발생할 수 있습니다.
이것이 바로 많은 CNC 제작자가 이제 한 공급업체로부터 완전한 CNC 볼 스크류 키트 또는 완전한 선형 모션 솔루션을 구입하는 것을 선호하는 이유입니다.
3축 볼 스크류 키트 완성 vs 별도 구매
한 공급업체로부터 완전한 3축 볼 스크류 시스템을 구입하면 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다.
더 나은 호환성
모든 구성 요소는 배송 전에 서로 일치합니다.
더 쉬운 설치
조립 과정이 훨씬 간단해집니다.
위험 감소
가공 불일치 또는 치수 오류가 발생할 가능성이 줄어듭니다.
단순화된 배송
일반적으로 한 번의 배송이 여러 공급업체로부터 소싱하는 것보다 더 쉽고 저렴합니다.
기술지원
완전한 공급업체는 다음 간의 호환성을 확인하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
- 선형 레일
- 선형 블록
- 볼스크류
- 지원 유닛
- 커플링
- 모터
많은 해외 구매자의 경우, 국제 배송 후 호환되지 않는 부품을 교체하는 데 비용이 많이 들 수 있으므로 이는 특히 중요합니다.
전조 또는 연삭 볼 스크류를 선택해야 합니까?
이것은 CNC 기계 프로젝트의 또 다른 일반적인 질문입니다.
많은 사용자가 혼동하는 사항:
- C7 전조 볼 스크류
- 접지 볼 나사
실제로:
- C7은 일반적으로 전조 볼 스크류와 연관됩니다.
- C5 또는 C3은 정밀 접지 나사에 더 일반적입니다.
대부분의 알루미늄 CNC 밀링 머신에는 고품질-전조 C7 볼 스크류만으로도 충분합니다.
접지 볼 나사는 다음과 같은 경우에 더욱 중요해집니다.
- 초-고정밀 가공
- 연삭기
- 반도체 장비
- 고속-산업 자동화
올바른 선택은 실제 가공 요구 사항과 예산에 따라 달라집니다.
중형 CNC 밀링 머신에 권장되는 구성
알루미늄 및 경강 절단의 경우 일반적인 구성은 다음과 같습니다.
X-축
- HGR25 레일
- HGW25 블록
- SFU2005 볼 스크류
- BK/BF 지원 유닛
- 폐쇄-루프 NEMA23 모터
Y-축
- HGR25 레일
- SFU2005
- 중간 예압
- 리지드 커플링 시스템
Z-축
- HGR20 또는 HGR25
- SFU1605 또는 SFU2005
- 소형 모터 브래킷
- 이동 질량 감소
이러한 유형의 설정은 강성, 정밀도, 비용 및 신뢰성 간의 적절한 균형을 제공합니다.
요약
CNC 기계는 선형 모션 시스템만큼만 안정적입니다.
올바른 3축 볼 스크류 시스템을 선택하는 것은 단순히 레일과 스크류를 개별적으로 선택하는 것이 아닙니다. 실제 과제는 전체 기계에 걸쳐 적절한 호환성, 예압, 강성 및 조립 정확도를 보장하는 것입니다.
알루미늄 및 경강 가공의 경우 적절하게 일치하는 부품을 사용하면 다음과 같은 성능이 크게 향상될 수 있습니다.
- 가공 품질
- 절단 안정성
- 포지셔닝 정확도
- 기계 수명
CNC 라우터, 밀링 머신 또는 자동화 시스템을 구축 중이고 일치 방법을 확신할 수 없는 경우:
DLY는 기계 구조 및 응용 분야 요구 사항을 기반으로 완벽하게 호환되는 CNC 선형 모션 솔루션을 제공하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
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