Jeśli poświęcisz wystarczająco dużo czasu na czytanie forów CNC, społeczności routerów typu „zrób to sam” lub dyskusji-na temat budowy maszyn, szybko zauważysz, że debata na temat szyn HGR vs MGN tak naprawdę nigdy nie znika.
Na pierwszy rzut oka szyny MGN wydają się niezwykle atrakcyjne. Są kompaktowe, lekkie, gładkie i szeroko stosowane w nowoczesnych drukarkach 3D i kompaktowych systemach automatyki. Wielu konstruktorów naturalnie zaczyna zadawać to samo pytanie: skoro szyny MGN sprawdzają się tak dobrze w precyzyjnych systemach ruchu, dlaczego po prostu nie zastosować ich również na maszynach CNC?
Pomysł na początku wydaje się rozsądny. Szyny MGN są mniejsze, często tańsze i znacznie łatwiejsze do zintegrowania z kompaktowymi konstrukcjami maszyn. Niektórzy konstruktorzy próbują nawet użyć podwójnych szyn MGN lub wielu wózków, aby zrekompensować mniejszą konstrukcję szyn.
Kiedy jednak rozpocznie się prawdziwa obróbka, - zwłaszcza cięcie aluminium, większe konfiguracje wrzecion lub dłuższe konstrukcje bramowe, - najbardziej doświadczeni konstruktorzy CNC stopniowo przechodzą w stronę szyn profilowanych w stylu HGR-.
Powodem nie jest po prostu wyższa nośność.
To jest sztywność.
Sztywność wewnątrz maszyny CNC zachowuje się zupełnie inaczej niż sugeruje to wiele arkuszy specyfikacji. Dyskusje w społecznościach CNC wielokrotnie prowadzą do tego samego wniosku: miniaturowe szyny i szyny profilowe zachowują się zupełnie inaczej, gdy rzeczywiste siły skrawania zaczynają oddziaływać na konstrukcję maszyny.
Szyny MGN i HGR zostały zaprojektowane dla różnych typów maszyn
Jednym z największych nieporozumień w dyskusji „MGN vs HGR” jest założenie, że oba produkty zostały pierwotnie opracowane dla tego samego środowiska operacyjnego.
Nie byli.
Szyny MGN należą do kategorii miniaturowych prowadnic liniowych. Ich konstrukcja koncentruje się głównie na kompaktowej przestrzeni montażowej, lekkim ruchu i zmniejszonej wysokości montażu. Właśnie dlatego są niezwykle powszechne w drukarkach 3D CoreXY, kompaktowych systemach automatyki, sprzęcie półprzewodnikowym, lekkich systemach laserowych i precyzyjnych urządzeniach pozycjonujących, gdzie szybki ruch i małe wymiary konstrukcyjne mają większe znaczenie niż duże obciążenie mechaniczne.
Szyny HGR kierują się zupełnie inną filozofią inżynieryjną.
Standardowe szyny prowadzące zostały opracowane dla maszyn, które podczas pracy stale poddawane są wibracjom, obciążeniom bocznym, sile wrzeciona i obciążeniom momentowym. W sprzęcie przemysłowym prowadnice typu HGR-są szeroko stosowane w routerach CNC, centrach obróbczych, systemach laserowych, ciężkich platformach automatyki i konstrukcjach maszyn przemysłowych, gdzie-terminowa sztywność jest ważniejsza niż zwartość.
Ta różnica staje się niezwykle istotna, gdy wrzeciono zaczyna ciąć materiał, zamiast po prostu poruszać się w przestrzeni.
Dlaczego szyny HGR zwykle wydają się bardziej stabilne na maszynach CNC
Wielu początkujących porównujących szyny HGR i MGN skupia się wyłącznie na nośności dynamicznej.
Jednak rzeczywista sztywność CNC rzadko jest określana wyłącznie na podstawie nośności pionowej.
Prawdziwym wyzwaniem w maszynie CNC jest siła momentu i wibracje.
W momencie, gdy wrzeciono wchodzi w aluminium, twarde drewno lub stal, konstrukcja maszyny zaczyna podlegać obciążeniom skrętnym, działaniu siły bocznej, momentowi obrotowemu i ciągłemu przenoszeniu wibracji przez zespół suwnicy. Prowadnica nie pełni już roli prostego elementu ruchu. Staje się częścią szkieletu konstrukcyjnego maszyny.
W tym miejscu szyny HGR zaczynają wykazywać główną zaletę.
Ponieważ korpus wózka jest większy, a geometria styku wewnętrznego jest szersza, prowadnice profilowe na ogół znacznie lepiej wytrzymują siłę skręcającą i utrzymują sztywność podczas cięcia. Nawet w przypadku stosunkowo małych stacjonarnych maszyn CNC różnica ta często staje się zauważalna, gdy zwiększa się ciężar wrzeciona lub głębokość skrawania staje się bardziej agresywna.
Niektórzy budowniczowie zauważają to po raz pierwszy poprzez wrażliwość na wibracje. Inni zauważają drgania zaczynające pojawiać się na aluminiowych wykończeniach krawędzi lub lekkie wygięcie konstrukcji suwnicy podczas cięższych cięć. W przypadku dłuższych osi przesuwu miniaturowe systemy szyn mogą z czasem stać się bardziej wrażliwe na nagromadzone ugięcie, szczególnie w przypadku zainstalowania cięższych zespołów wrzecion.
Jest to jeden z powodów, dla których wielu konstruktorów komputerów stacjonarnych ostatecznie decyduje się na szyny HGR15 lub HGR20, nawet jeśli początkowo systemy MGN wydawały się wystarczające.
Jeden doświadczony użytkownik CNC podsumował różnicę bardzo bezpośrednio podczas dyskusji online na temat szyn MGN i HGR:
Większość problemów z CNC nie wynika z niewystarczających możliwości ruchu.
Są one spowodowane niewystarczającą odpornością na działanie siły.
Dlaczego szyny MGN sprawdzają się wyjątkowo dobrze w drukarkach 3D
Jednym z powodów, dla których dyskusja MGN vs HGR staje się myląca dla nowszych konstruktorów, jest to, że szyny MGN naprawdę sprawdzają się wyjątkowo dobrze w nowoczesnych systemach druku 3D.
W wielu-szybkich drukarkach CoreXY miniaturowe szyny są doskonałym rozwiązaniem. Ruchoma masa pozostaje niska, przyspieszenie pozostaje duże, a system może osiągnąć bardzo płynny ruch przy zachowaniu kompaktowych wymiarów maszyny.
Ale maszyna CNC działa w zupełnie innych warunkach.
Dysza drukarki 3D stawia stosunkowo niewielki opór w porównaniu z wrzecionem tnącym. Maszyna wymaga głównie dokładności pozycjonowania i płynnego ruchu. Wrzeciono CNC w sposób ciągły przenosi wibracje skrawania i siłę poprzeczną na konstrukcję maszyny.
To całkowicie zmienia priorytety inżynieryjne.
Kompaktowość i lekkość ruchu stają się mniej ważne niż sztywność i stabilność wibracji.
Właśnie dlatego wiele maszyn, które doskonale współpracują z szynami MGN w zastosowaniach drukarskich, zaczyna mieć problemy po przekształceniu ich w plotery aluminiowe lub cięższe systemy CNC.
Prawdziwą różnicą między szynami HGR i MGN jest sztywność momentowa
Najważniejszą częścią dyskusji HGR vs MGN nie jest obciążenie statyczne.
Jest to sztywność momentowa.
Kiedy wrzeciono wystaje poza linię środkową wózka, siła skrawania wytwarza moment obrotowy. Prowadnica musi stale stawiać opór ruchowi skręcającemu, zachowując jednocześnie stabilność pozycjonowania.
Większe prowadnice HGR na ogół sprawdzają się lepiej w tej sytuacji, ponieważ korpus wózka zapewnia większą dźwignię zapobiegającą ugięciu obrotowemu. Większy rozstaw śrub, większe powierzchnie styku i większa stabilność napięcia wstępnego pomagają zmniejszyć elastyczność konstrukcji podczas obróbki.
Jest to również jeden z powodów, dla których rolkowe prowadnice liniowe stają się coraz powszechniejsze w-systemach CNC o wysokiej sztywności. W porównaniu z prowadnicami kulkowymi- systemy prowadnic rolkowych zmniejszają odkształcenia sprężyste w warunkach dużego obciążenia i poprawiają sztywność podczas agresywnych operacji obróbki. Prowadnice rolkowe serii RD firmy DLY zostały opracowane specjalnie do zastosowań wymagających większej sztywności i większej nośności w automatyce przemysłowej i sprzęcie CNC.
W rzeczywistych konstrukcjach maszyn stabilność sztywności często ma większe znaczenie niż teoretyczna precyzja pozycjonowania.
Jest to coś, czego wiele uproszczonych artykułów porównawczych nie wyjaśnia jasno.
Czy podwójne szyny MGN mogą zastąpić szyny HGR?
Technicznie rzecz biorąc, czasami tak.
Mechanicznie zazwyczaj nie do końca.
Wielu konstruktorów próbuje zrekompensować ograniczenia dotyczące miniaturowych szyn, stosując podwójne szyny MGN, dodatkowe wózki lub wzmocnione konstrukcje bramowe. W przypadku lekkich maszyn to podejście może działać zaskakująco dobrze. Frezarki do płytek PCB, grawerki laserowe, kompaktowe systemy automatyki i małe maszyny stacjonarne mogą doskonale działać z miniaturowymi szynami.
Jednak podstawowe ograniczenia strukturalne nadal pozostają.
Nadwozie wagonu jest nadal mniejsze, układ napięcia wstępnego jest nadal mniej stabilny pod wpływem silnych wibracji, a odporność na obciążenia skrętne jest nadal niższa niż w przypadku większych systemów szyn profilowych. Gdy rozmiar wrzeciona wzrasta lub obciążenia skrawania stają się większe, luka w sztywności zwykle staje się łatwiejsza do zauważenia.
Właśnie dlatego wielu konstruktorów typu „zrób to sam” ostatecznie przechodzi z systemów MGN na szyny HGR po zdobyciu większego doświadczenia w obróbce.
Maszyna po prostu osiąga punkt, w którym sztywność jest ważniejsza niż zwartość.
Dlaczego przemysłowe maszyny CNC rzadko używają miniaturowych szyn
Istnieje powód, dla którego przemysłowi producenci CNC na całym świecie w przeważającej mierze wybierają szyny profilowe zamiast miniaturowych systemów szyn.
Maszyny przemysłowe muszą utrzymywać stabilną wydajność cięcia przez lata w warunkach ciągłego obciążenia. Oznacza to, że system prowadnic musi być odporny na wibracje, utrzymywać stałe napięcie wstępne, wytrzymywać zmiany termiczne i zachowywać sztywność podczas długich cykli obróbki.
Szyny miniaturowe nie były pierwotnie zoptymalizowane dla tego środowiska.
Prowadnice profilowe były.
Nawet kompaktowe przemysłowe systemy ruchu często korzystają ze wzmocnionych-prowadnic zamiast prawdziwej miniaturowej geometrii szyn. DLYProwadnice serii EDsą na przykład zaprojektowane specjalnie do zastosowań wymagających zmniejszonej wysokości montażu przy jednoczesnym zachowaniu stabilnego obciążenia w czterech-kierunkach.
Zrównoważenie zwartości i sztywności zawsze było jednym z głównych wyzwań inżynieryjnych przy projektowaniu systemów ruchu liniowego.
Zatem który wybrać?
Lepszym pytaniem nie jest to, czy szyny HGR są ogólnie lepsze niż szyny MGN.
Lepszym pytaniem jest, jakiego rodzaju maszynę faktycznie próbujesz zbudować.
Jeśli w systemie priorytetem jest lekkość ruchu, niewielkie rozmiary maszyny, duże przyspieszenie lub precyzyjny ruch w ograniczonej przestrzeni montażowej, szyny MGN są często doskonałym rozwiązaniem.
Kiedy jednak maszyna zacznie obsługiwać większe wrzeciona, obrabiać aluminium, obsługiwać większe rozpiętości suwnic lub pracować pod większymi obciążeniami skrawania, sztywność zaczyna być znacznie ważniejsza niż zwartość. W tym przypadku szyny HGR zwykle zapewniają znacznie bezpieczniejszy margines inżynieryjny.
A kiedy maksymalna sztywność staje się najwyższym priorytetem, systemy prowadnic rolkowych często przewyższają zarówno miniaturowe, jak i standardowe prowadnice-kulkowe.
Wniosek
Dyskusja na temat szyn HGR i MGN ostatecznie nie dotyczy tego, która prowadnica jest „lepsza” w każdej sytuacji. Chodzi o zrozumienie, czego tak naprawdę potrzebuje maszyna od swojego układu ruchu.
W przypadku lekkiej automatyki, kompaktowych platform ruchu i-szybkiego, precyzyjnego ruchu, miniaturowe prowadnice mogą być doskonałym rozwiązaniem. Kiedy jednak siła skrawania, drgania wrzeciona, dłuższe konstrukcje bramowe i wymagania dotyczące sztywności zaczną rosnąć, zalety szyn o większym profilu staną się znacznie bardziej oczywiste.
Właśnie dlatego większość przemysłowych maszyn CNC nadal korzysta z prowadnic profilowych w stylu HGR-zamiast miniaturowych systemów szynowych. W rzeczywistych środowiskach obróbki stabilność sztywności ma zwykle większe znaczenie niż kompaktowy rozmiar.
W DLY naszProwadnice liniowe serii HDzostały zaprojektowane jako standardowe systemy szynowe o profilach-o dużym obciążeniu, porównywalne z prowadnicami typu HGR-, oferujące większą sztywność i stabilne obciążenie w zastosowaniach CNC i automatyzacji przemysłowej. W przypadku kompaktowych urządzeń wymagających mniejszej wysokości montażu i lżejszych konstrukcji nasze miniaturowe prowadnice liniowe serii MD zapewniają płynny ruch i-oszczędność miejsca w precyzyjnych systemach automatyki.
Niezależnie od tego, czy budujesz kompaktową platformę ruchową, czy-maszynę CNC o wysokiej sztywności, wybór odpowiedniej konstrukcji prowadnicy liniowej jest jedną z najważniejszych decyzji w całym procesie projektowania maszyny.
