Las guías de máquina son nodos diseñados para mover la herramienta, la pieza de trabajo y los nodos relacionados a lo largo de una ruta determinada con la precisión requerida.
Las guías deslizantes, rodantes, hidrostáticas y aeroestáticas se utilizan en máquinas para corte de metales . Actualmente, alrededor del 95% de las máquinas herramienta utilizan guías del primer y segundo tipo. Muy a menudo, las guías de diferentes tipos se combinan en un diseño para combinar sus ventajas. Tales guías se llaman combinadas. Las guías deslizantes pueden ser semi-fluidas, líquidas y lubricadas con gas. Con la lubricación semifluida, se suman la fuerza de interacción de las superficies de contacto de las piezas y la fuerza de la resistencia viscosa del lubricante, que no separa completamente estas superficies. Si el lubricante separa completamente las superficies, se produce una lubricación líquida, como es el caso de las guías hidrostáticas e hidrodinámicas. Las guías rodantes se dividen según el tipo de elementos rodantes en rodillos y bolas.
Dependiendo de la trayectoria del movimiento de la unidad móvil, las guías pueden ser de movimiento rectilíneo y circular. También se dividen en horizontales, verticales e inclinadas. Según la forma de la sección transversal, las más comunes son las guías rectangulares (planas), triangulares (prismáticas), trapezoidales ( tipo cola de milano ) y redondas.
Así, las guías se pueden clasificar de la siguiente manera:
El contacto directo de las superficies de contacto en las guías deslizantes determina la inconstancia y las grandes fuerzas de resistencia. Dependiendo de la carga, velocidad, tipo de lubricante y su cantidad, las guías pueden operar en modos de fricción sin lubricante y con él. La diferencia esencial de estas guías son las fuerzas de fricción estática en comparación con las fuerzas de fricción del movimiento; estos últimos, a su vez, dependen fuertemente de la velocidad de deslizamiento. Esta diferencia conduce a movimientos bruscos de los nodos a bajas velocidades, lo cual es muy poco deseable, especialmente para las modernas máquinas CNC. Una fricción significativa provoca desgaste y, por lo tanto, reduce la vida útil de las guías.
Para reducir las desventajas de las guías lubricadas semifluidas, se introducen aceites especiales antisalto, se utilizan revestimientos hechos de materiales antifricción.
Las ventajas de las guías con lubricación semilíquida son la alta rigidez de contacto y las buenas propiedades de amortiguación. Además, proporcionan una fijación fiable de la unidad móvil de la máquina después de que se haya movido a una posición predeterminada.
Las guías hidrostáticas son más comunes en las máquinas herramienta. Proporcionan lubricación líquida a cualquier velocidad de deslizamiento y, por lo tanto, la uniformidad y alta sensibilidad de los movimientos ejecutivos precisos. La desventaja de las guías hidrostáticas es la complejidad del sistema de lubricación y la necesidad de dispositivos especiales para fijar la unidad móvil en una posición determinada.
Por la naturaleza de la percepción de la carga, las guías hidrostáticas se dividen en abiertas y cerradas. Las guías abiertas están diseñadas para absorber cargas de presión, y las cerradas (también están cerradas) también pueden percibir importantes momentos de vuelco.
Las guías hidrostáticas tienen bolsillos en los que se suministra aceite a presión. Fluyendo a través del espacio, crea un colchón de aceite sobre toda el área de contacto. Al mismo tiempo, se puede ajustar el grosor de la capa de aceite; esto le permite aumentar la rigidez de los cojinetes hidrostáticos abiertos (no cerrados).
Las guías hidrodinámicas tienen un diseño simple, funcionan bien solo a velocidades de deslizamiento suficientemente altas, que corresponden a la velocidad del movimiento principal (en cepilladoras, máquinas rotativas). El efecto hidrodinámico, es decir, el efecto de flotación de la unidad móvil, se crea mediante suaves biseles de cuña entre las ranuras de lubricación hechas en la superficie de trabajo de las guías. El lubricante se introduce en los espacios estrechos formados de esta manera durante el movimiento, y se asegura la separación de las superficies de fricción por una capa de líquido. Para diferentes velocidades de deslizamiento y cargas, existen parámetros geométricos óptimos del bisel de la cuña.
Una seria desventaja de las guías hidrodinámicas es la violación de la lubricación líquida durante los períodos de aceleración y desaceleración de la unidad móvil.
La separación de las superficies de fricción en las guías aeroestáticas se logra suministrando aire a presión a las bolsas. Como resultado, se forma un colchón de aire entre las superficies de contacto de las guías. Por diseño, las guías aeroestáticas se asemejan a las guías hidrostáticas. La superficie de trabajo está dividida en varias secciones, en las que se encuentran los bolsillos. El suministro y distribución de aire a cada sección son independientes.
Las desventajas de los cojinetes y guías aerostáticos, en comparación con los hidrostáticos, son baja capacidad de carga, baja amortiguación de vibraciones, ya que la viscosidad del aire es cuatro órdenes de magnitud menor que la viscosidad del aceite, bajas características dinámicas, susceptibilidad a fallas por obstrucción de líneas y autorización de trabajo. Las características dinámicas se pueden mejorar mediante el uso de guías aeroestáticas de tipo cerrado, y la capacidad de carga se puede aumentar debido a un sistema de energía autónomo de un compresor separado.
Las ventajas de las guías aeroestáticas son que proporcionan un bajo coeficiente de fricción durante el movimiento, y cuando se corta el suministro de aire, se crea muy rápidamente el contacto de las superficies con alta fricción, proporcionando la rigidez suficiente para fijar el conjunto de la máquina en una posición determinada. No hay necesidad de los dispositivos de bloqueo que requieren las guías hidrostáticas.
Las guías rodantes tienen buenas características de fricción, uniformidad y suavidad de movimiento, precisión de los movimientos de instalación y mantienen la precisión durante mucho tiempo; tienen baja generación de calor, son fáciles de lubricar. Las guías rodantes son más simples y más económicas de usar, tienen una dinámica más alta, rigidez de aceptación de carga, consumen menos energía, perciben mejor las cargas (tanto estáticas como dinámicas), proporcionan un funcionamiento suave y ceden a las guías hidrostáticas solo en propiedades de amortiguación.