Если не разобраться в определенных особенностях конструкторских решений отдельных узлов машины, то вопрос о крайне важных технических характеристиках останутся открытыми или совсем не выясненными.
В процессе выбора, покупки и эксплуатации форматно-раскроечный станка мы всегда учитываем цель, достижение которой возложено на данный производственный средство. Всегда эта цель совпадает с теми направлениями, руководствуясь которыми разработчики проектируют свои машины?
Большинство эксплуатационных, эргономических, экономических и производственных характеристик форматно-раскроечных машин сосредоточены в одном из наиболее сложных и ответственных узлов, а именно в каретке.
Продолжительность и стабильность работы каретки во многом зависит от ее прочностных характеристик, а также от системы направляющих, с помощью которых она выполняет поступательные перемещения относительно станины и инструмента.
Чтобы определить, какими прочностным качествами должен обладать каретка и ее направляющие, необходимо проанализировать основные статические и динамические напряжения, которые влияют на каретку в процессе резки.
Как мы видим, на каретку в процессе резки влияет множество крутящих моментов, а также равномерно распределенная нагрузка на участке каретки, определяемой длиной плиты. Кроме этого, каретка при пиление находится под влиянием динамических вибрационных нагрузок.
Итак, каретка любого форматно-раскроечный станка должна «уметь» противостоять динамическим нагрузкам, а также деформациям гибки и крутящий.
В процессе воздействия изгибающих и крутящих нагрузок, основная часть напряжений ложится на поверхностные участки профиля каретки.
Поэтому для обеспечения стабильности и устойчивости каретки в каждом из положений необходимо использование кареток с багатопорожнинною структурой профиля.
Существует еще как минимум один фактор, которым не стоит пренебрегать, - это остаточные внутренние напряжения, возникающие в процессе изготовления профилей кареток.
Решение этой проблемы несет в себе много сложностей, а описание этого процесса выходит далеко за пределы данной статьи. Технология изготовления кареток с равномерной внутренней атомарную структурой, которая не содержит остаточных внутренних напряжений, основанная на сложном процессе экструзии. Однако данную технологию имеют далеко не все производители оборудования такого типа.
Относительно направляющих ситуация несколько сложнее. Спектр решений в этой области достаточно широк и требует детального анализа.
Рассмотрим типичные примеры наиболее распространенных видов направляющих.
Основными требованиями к направляющим является, несомненно, отсутствие каких-либо отклонений от прямолинейного перемещения каретки при существенных нагрузках и длительной эксплуатации.
Работа первого типа направляющих основана на качении шариков по двум парам завальцьованих рельсов круглого или прямоугольного сечения.
Можно определить такие преимущества, как наличие системы регулирования, что позволит увеличить продолжительность службы направляющих путем своевременной коррекции положения одной из пар рельсов, но при этом необходимо контролировать положение каретки относительно инструмента, а это дополнительные затраты драгоценного времени и труда. К позитиву можно отнести такой немаловажный фактор, как цена, ведь производство таких направляющих не сложным.
Среди недостатков наиболее очевидным и важным является точечный контакт между несущими поверхностями и относительно малый диаметр шариков и рельсов, что приводит к быстрому износу направляющих при их сомнительной ремонтопригодности. Учитывая схему распределения сил, влияющих на несущие элементы (шарики и рейки), можно отметить, что в процессе износа последних каретка меняет свое первоначальное положение сразу в двух направлениях, что существенно осложняет ее перенастройки.
В последнее время некоторые производители стремятся по устранению основных недостатков дешевого типа направляющих путем внедрения рельсов с круглым сечением в области контакта, но такое решение не способствует замедлению износа, так как линейный контакт между несущими поверхностями при первом элементарном износе сокращается практически до точки.
Следующий тип направляющих представляет собой существенно усовершенствовано решения, базой для которого является предыдущий тип. Основным усовершенствованием является использование в качестве несущих элементов рельсов прямоугольного сечения в сочетании с роликами.
Наличие линейного контакта между роликами и рельсами обеспечивает достаточно длительную и стабильную работу таких направляющих. Однако нерешенной осталась проблема, связанная со сложностями при регулировке положения каретки в процессе ее износа.
Наиболее «жизнеспособной» является система, используемая в станках для форматного раскроя только ведущими производителями промышленного оборудования.
Эта система основана на перемещении каретки с помощью качения нескольких пар конусных роликов большого диаметра по рельсам круглого сечения. В результате симметричного распределения нагрузок на несущие элементы износ направляющих происходит только в вертикальном направлении. Это позволяет эксплуатировать каретку длительный период и в достаточно интенсивных режимах.
Поверхность роликов Цементируемые, а рельсы изготовлены из закаленной стали, что гарантирует длительную устойчивость такой конструкции. Недостатки точечного контакта между несущими элементами компенсируются относительно большим диаметром роликов и рельсов.
Некоторые производители предложили решение, обеспечивающее устранение точечного контакта в направляющих данного типа путем использования роликов с круглой образующей в области контакта несущих элементов. Это привело к появлению на украинском рынке еще более надежного оборудования, призванного обеспечить непрерывную работу в течение длительного периода при достаточно интенсивных режимах эксплуатации. Направляющие такого типа практически не требуют особых эксплуатационных условий (смазки и т.д.). Износ происходит равномерно и в одном направлении (вертикальном).
Таким образом, учитывая необходимые требования, выдвигаемые к форматно-раскроечных станков и в частности к их кареток, становится очевидно, что наиболее разумным решением будет использование багатопорожнинних кареток, изготовленных путем экструзии, перемещающихся с помощью качения больших роликов с круглой образующей в области контакта их с рельсами круглого сечения.
Несмотря на то, что данный анализ имеет несколько описательный характер, в нем были учтены большинство основных факторов, так или иначе определяют наиболее важные для производственников характеристики большинства из предлагаемых на сегодняшнем рынке деревообрабатывающего оборудования форматно-раскроечных станков.
