Vodítka strojů

Vedení stroje  jsou uzly určené k pohybu nástroje, obrobku a souvisejících uzlů po dané dráze s požadovanou přesností.

Klasifikace vodítek

V kovoobráběcích strojích se používají vedení kluzná, valivá, hydrostatická, aerostatická . V současnosti asi 95 % obráběcích strojů používá vodítka prvního a druhého typu. Poměrně často jsou vodítka různých typů kombinována do jednoho designu, aby se spojily jejich výhody. Taková vodítka se nazývají kombinovaná. Kluzná vedení mohou být mazaná polotekutým, kapalinovým a plynovým mazáním. U polotekutého mazání se sečte interakční síla stykových ploch dílů a síla viskózního odporu maziva, které tyto plochy zcela neoddělí. Pokud mazivo zcela oddělí povrchy, dochází k mazání kapalinou, což je případ hydrostatických a hydrodynamických vedení. Valivá vedení se dělí podle typu valivých těles na válečková a kuličková.

V závislosti na trajektorii pohybu pohyblivé jednotky mohou mít vedení přímočarý a kruhový pohyb. Dělí se také na horizontální, vertikální a šikmé. Podle tvaru průřezu jsou nejběžnější obdélníková (plochá), trojúhelníková (prizmatická), lichoběžníková ( rybinový typ ) a kulatá vedení.

Průvodce lze tedy rozdělit takto:

Posuvná vedení

Přímý kontakt protilehlých ploch v kluzných vedeních určuje nestálost a velké odporové síly. V závislosti na zatížení, rychlosti, typu maziva a jeho množství mohou vedení pracovat v třecích režimech bez maziva i s ním. Podstatným rozdílem pro tato vedení jsou síly statického tření ve srovnání s třecími silami pohybu; ta druhá zase silně závisí na rychlosti posuvu. Tento rozdíl vede k trhanému pohybu uzlů při nízkých rychlostech, což je zvláště u moderních CNC strojů vysoce nežádoucí. Značné tření způsobuje opotřebení a tím snižuje životnost vodítek.

Pro snížení nevýhod polotekutých mazaných vedení se zavádějí speciální protiskokové oleje, používají se obložení z antifrikčních materiálů.

Výhodou polotekutých mazaných vedení je vysoká kontaktní tuhost a dobré tlumicí vlastnosti. Kromě toho poskytují spolehlivé upevnění pohyblivé jednotky stroje poté, co byla přemístěna do předem určené polohy.

Hydrostatická vedení

Hydrostatická vedení jsou běžnější u obráběcích strojů. Zajišťují kapalinové mazání při jakékoli rychlosti posuvu, a tím i rovnoměrnost a vysokou citlivost přesných výkonových pohybů. Nevýhodou hydrostatických vedení je složitost mazacího systému a potřeba speciálních zařízení pro fixaci pohyblivé jednotky v dané poloze.

Podle povahy vnímání zatížení se hydrostatická vedení dělí na otevřená a uzavřená. Otevřená vedení jsou navržena tak, aby absorbovala lisovací zatížení, a uzavřená (jsou také uzavřená) mohou vnímat i výrazné klopné momenty.

Hydrostatická vedení mají kapsy, do kterých je pod tlakem přiváděn olej. Vytéká mezerou a vytváří olejový polštář po celé kontaktní ploše. Zároveň lze upravit tloušťku olejové vrstvy - to umožňuje zvýšit tuhost otevřených (neuzavřených) hydrostatických ložisek.

Hydrodynamická vedení

Hydrodynamická vedení jsou konstrukčně jednoduchá, dobře fungují pouze při dostatečně vysokých posuvných rychlostech, které odpovídají rychlosti hlavního pohybu (u hoblíků, rotačních strojů). Hydrodynamický efekt, tedy efekt plovoucího pohybu pohyblivé jednotky, je vytvářen jemnými klínovými úkosy mezi mazacími drážkami vytvořenými na pracovní ploše vedení. Do takto vzniklých zužujících se mezer je při pohybu vtahováno mazivo a je zajištěno oddělení třecích ploch vrstvou kapaliny. Pro různé kluzné rychlosti a zatížení existují optimální geometrické parametry klínového úkosu.

Závažnou nevýhodou hydrodynamických vedení je narušení kapalinového mazání v obdobích zrychlování a zpomalování pohyblivé jednotky.

Aerostatická vodítka

Oddělení třecích ploch v aerostatických vedeních je dosaženo přiváděním stlačeného vzduchu do kapes. V důsledku toho se mezi dosedacími plochami vodítek vytvoří vzduchový polštář. Aerostatická vodítka svým designem připomínají hydrostatická vodítka. Pracovní plocha je rozdělena do několika sekcí, ve kterých jsou umístěny kapsy. Přívod a rozvod vzduchu do každé sekce jsou nezávislé.

Nevýhodou aerostatických ložisek a vedení je oproti hydrostatickým nízká nosnost, nízké tlumení vibrací, protože viskozita vzduchu je o čtyři řády nižší než viskozita oleje, nízké dynamické vlastnosti, náchylnost k poruchám v důsledku ucpávání vedení a pracovní povolení. Dynamické charakteristiky lze zlepšit použitím aerostatických vedení uzavřeného typu a nosnost lze zvýšit díky autonomnímu systému napájení ze samostatného kompresoru.

Výhody aerostatických vodítek jsou v tom, že poskytují nízký koeficient tření při pohybu a při vypnutí přívodu vzduchu se velmi rychle vytvoří kontakt ploch s vysokým třením poskytující dostatečnou tuhost pro fixaci sestavy stroje v dané poloze. Není potřeba zajišťovacích zařízení, která vyžadují hydrostatická vedení.

Valivá vedení

Valivá vedení mají dobré třecí vlastnosti, rovnoměrnost a hladkost pohybu, přesnost instalačních pohybů a udržují přesnost po dlouhou dobu; mají nízký vývin tepla, snadno se maže. Valivá vedení jsou jednodušší a ekonomičtější na použití, mají vyšší dynamiku, tuhost při přijímání zatížení, jsou méně energeticky náročná, lépe vnímají zatížení (statická i dynamická), poskytují hladký chod, podléhají hydrostatickým vedením pouze v tlumicích vlastnostech.

Viz také