一.直線導(dǎo)軌的特點
1、定位精度高,容易獲得高度的行走精度
直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小,運動靈活,可使驅(qū)動扭矩減少90%,因此,可將機床定位精度設(shè)定到超微米級。滑塊與導(dǎo)軌間的末制單元設(shè)計,使得線形導(dǎo)軌可同時承受上下左右等各方向的負荷,的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計讓上銀直線導(dǎo)軌有更平順且低噪音的運動,特別是球聯(lián)結(jié)器*技術(shù)synchmo-tion線性滑軌。
2、總成本低,降低機床造價并大幅度節(jié)約電力,節(jié)省能源效果大
采用直線滾動導(dǎo)軌的機床由于摩擦阻力小,特別適用于反復(fù)進行起動、停止的往復(fù)運動,可使所需的動力源及動力傳遞機構(gòu)小型化,減輕了重量,使機床所需電力降低90%,具有大幅度節(jié)能的效果。
3、可實現(xiàn)無間隙輕快地高速運動
直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小,因此發(fā)熱少,可實現(xiàn)機床的高速運動,提高機床的工作效率20~30%。
4、可長期維持機床的高精度
對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑,由于油膜的浮動,產(chǎn)生的運動精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下,流體潤滑只限于邊界區(qū)域,由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的,在這種摩擦中,大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。
與之相反,滾動接觸由于摩擦耗能?。疂L動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少,故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時,由于使用潤滑油也很少,大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了,這使得在機床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計及使用維護方面都變得非常容易了。
5、所有方向都具有高剛性
滾動直線導(dǎo)軌的滑塊與導(dǎo)軌間為微間隙或負間隙,因此可以極大提高導(dǎo)軌的整體剛性和運動精度。
6、容許負荷大
滑塊和導(dǎo)軌緊密配合成一整體,剛性大,四方向等負荷,因此具有較大的負荷承載能力。
7、維護保養(yǎng)簡便
上銀導(dǎo)軌創(chuàng)新設(shè)計的e2自潤模塊產(chǎn)品結(jié)合可拆換式的概念,使得直線導(dǎo)軌可延長其維護周期。e2自潤模組具有節(jié)省成本、清潔環(huán)保的特色,安裝靈活、拆裝方便且易于維護,透明油箱設(shè)計可隨時檢視油量,并可選用相應(yīng)的潤滑油。可在特殊環(huán)境如粉塵、惡劣天氣和用水環(huán)境下使用。上銀導(dǎo)軌e2自潤模組不但可以增進使用者維護上的便利性,而且其模組化的設(shè)計更可以讓客戶直接購買e2自潤模組套件安裝到滑塊上,即可達到潤滑零件的功能。
8、機械設(shè)計高效率化
因滾動直線導(dǎo)軌里的鋼珠產(chǎn)生彈性變形而吸收安裝面誤差從而可以降低導(dǎo)軌安裝基礎(chǔ)面的平整度要求,降低機械加工成本。
線性導(dǎo)軌具有將安裝導(dǎo)軌的基礎(chǔ)加工及組裝時產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進行吸收的特點。因此采用直線導(dǎo)軌可以大大提高機械設(shè)計的效率。
二.直線導(dǎo)軌的合理選用
1, 常用結(jié)構(gòu)
按照滾珠在導(dǎo)軌和滑塊之間的接觸牙型對直線導(dǎo)軌副進行分類,主要有歌德式(gothic type)牙型和圓弧式牙型(如圖一所示)。
歌德式也稱作兩列式,圓弧式也稱作四列式。由于圓弧式牙型其接觸角(垂直于回轉(zhuǎn)軸線的直線與滾珠中心和溝槽接觸點連線的夾角)在傳動中易變動,產(chǎn)生間隙與側(cè)向力變動,安裝容易。而歌德式牙型其接觸角能保持不變,剛性也比較穩(wěn)定。一般而言直線導(dǎo)軌的常用結(jié)構(gòu)以這兩種類型為主。兩者主要區(qū)別如下表所示。
2.主要性能指標
通常,直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負載能力和預(yù)期壽命選用。但由于直線導(dǎo)軌的壽命分散性較大,為了便于選用直線導(dǎo)軌副,必須先清楚以下幾個重要概念。
額定壽命:所謂額定壽命是指一批相同的產(chǎn)品,在相同的條件及額定負荷下,有90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達到的運行距離。直線導(dǎo)軌副使用鋼珠作為滾動體的額定壽命,在基本動額定負荷下為50km。
基本動額定負荷(c): 所謂基本動額定負荷是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌副,在負荷方向和大小均等的狀態(tài)下,經(jīng)過運行50km后,90%的直線導(dǎo)軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞(剝離或點蝕)時的負荷?;眷o額定負荷(co): 所謂基本靜額定負荷是指在負荷方向和大小均等的狀態(tài)下,在受到應(yīng)力的接觸面處,鋼珠與滾道表面的總變形量恰為鋼珠直徑萬分之一時的靜負荷。
由于在機械加工方面的精度要求愈來愈高,使得對加工機械上的重要零組件直線導(dǎo)軌的精度等級劃分也越來越細。精度等級:一般直線導(dǎo)軌副的精度分為普通級、高級、精密級、超精密級和超高精密級五種。主要檢測指標一般有三個,一是滑塊c面對滑軌a面的平行度,二是滑塊d面對滑軌b面的平行度(如圖二所示),三是行走平行度,所謂行走平行度是指將直線導(dǎo)軌固定在基準座平面上,使滑塊沿行程行走時,導(dǎo)軌與滑塊基準面之間的平行度誤差。
不同的精度等級對應(yīng)滑軌的行走平行度誤差如下面的圖三所示。
預(yù)壓力:所謂預(yù)壓力是預(yù)先給予鋼珠負荷力,利用鋼珠與珠道之間負向間隙給予預(yù)壓,這樣能夠提高直線導(dǎo)軌的剛性和消除間隙。按照預(yù)壓力的大小可以分為不同的預(yù)壓等級。如中國臺灣上銀公司(hiwin)提供六種標準預(yù)壓,預(yù)壓力從有間隙到0.13c不等。c值為動額定負荷。詳細的預(yù)壓力數(shù)值和應(yīng)用范圍如表一所示。
3.直線導(dǎo)軌副的選用
通常,直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負載能力、和預(yù)期壽命選用。所謂使用條件主要是指應(yīng)用何種設(shè)備、精度要求、剛性要求、負荷方式、行程、運行速度、使用頻率、使用環(huán)境等因素。根據(jù)條件選擇對應(yīng)的合適產(chǎn)品系列。各個直線導(dǎo)軌的生產(chǎn)廠家都對其產(chǎn)品進行了合適的系列劃分。中國臺灣上銀公司的直線導(dǎo)軌主要分為hg系列、eg系列、rg系列、mg系列等。具體的選用過程可以參考下面的順序.
在選用的過程中可以根據(jù)計算結(jié)果隨時返回到前面的步驟進行重新選擇和設(shè)定。計算滑塊負荷時要確認選用的直線導(dǎo)軌靜安全系數(shù)應(yīng)該超過推薦表中所列值(見表二)。如果所選用的直線導(dǎo)軌副剛性不足,可以提高預(yù)壓力,加大選用尺寸或增加滑塊數(shù)來提高剛性。
靜安全系數(shù)定義為靜額定負荷與工作負荷的比值。
值得提到的是兩列歌德式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副能承受各個方向的力和力矩,在輕負載或中負載應(yīng)用場合較多,尤其在側(cè)向力負載較大時。而四列圓弧式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌在重負載或超重負載應(yīng)用場合較多,圓弧型有吸收裝配面誤差的能力。但若有沖擊負載的情況發(fā)生時,宜選用歌德型結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副。產(chǎn)品對使用者而言,講究的是適用性與可靠性。不論是歌德型結(jié)構(gòu)還是圓弧型結(jié)構(gòu)都有其適用的應(yīng)用環(huán)境。
三.直線導(dǎo)軌在應(yīng)用中考核的6大要素
1.導(dǎo)向精度
導(dǎo)向精度是指運動構(gòu)件沿導(dǎo)軌導(dǎo)面運動時其運動軌跡的準確程度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌承導(dǎo)面的幾何精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌副的接觸精度、表面粗糙度、導(dǎo)軌和支承件的剛度、導(dǎo)軌副的油膜厚度及油膜剛度,以及導(dǎo)軌和支承件的熱變形等。
直線運動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括:垂直平面和水平平面內(nèi)的直線度;兩條導(dǎo)軌面間的平行度。導(dǎo)軌幾何精度可以用導(dǎo)軌全長上的誤差或單位長度上的誤差表示。
2.精度保持性
精度保持性是指導(dǎo)軌工作過程中保持原有幾何精度的能力。導(dǎo)軌的精度保持性主要取決于導(dǎo)軌的耐磨性極其尺寸穩(wěn)定性。耐磨性與導(dǎo)軌副的材料匹配、受力、加工精度、潤滑方式和防護裝置的性能的因素有關(guān),另外,導(dǎo)軌及其支承件內(nèi)的殘余應(yīng)力也會影響導(dǎo)軌的精度保持性。
3.運動靈敏度和定位精度
運動靈敏度是指運動構(gòu)件能實現(xiàn)的最小行程;定位精度是指運動構(gòu)件能按要求停止在位置的能力。運動靈敏度和定位精度與導(dǎo)軌類型、摩擦特性、運動速度、傳動剛度、運動構(gòu)件質(zhì)量等因素有關(guān)。
4.運動平穩(wěn)性
導(dǎo)軌運動平穩(wěn)性是指導(dǎo)軌在低速運動或微量移動時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的性能。平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌副材料的匹配、潤滑狀況、潤滑劑性質(zhì)及導(dǎo)軌運動之傳動系統(tǒng)的剛度等因素有關(guān)。
5.抗振性與穩(wěn)定性
抗振性是指導(dǎo)軌副承受受迫振動和沖擊的能力,而穩(wěn)定性是指在給定的運轉(zhuǎn)條件下不出現(xiàn)自激振動的性能。
6.剛度
導(dǎo)軌抵抗受力變形的能力。變形將影響構(gòu)件之間的相對位置和導(dǎo)向精度,這對于精密機械與儀器尤為重要。導(dǎo)軌變形包括導(dǎo)軌本體變形導(dǎo)軌副接觸變形,兩者均應(yīng)考慮。
四.上銀直線導(dǎo)軌的安裝的注意事項
1.無安裝臺階時,將導(dǎo)軌一端固定后,按下圖所示方法將表針靠在導(dǎo)軌的基準側(cè)面,以直線塊規(guī)為基準,自導(dǎo)軌的一端開始讀取指針值校準直線度,并依次將導(dǎo)軌固定.
2.接長導(dǎo)軌副的區(qū)分:
當使用接長導(dǎo)軌時,我們采用同一套導(dǎo)軌副編同一英文大寫字母,連續(xù)阿拉伯數(shù)字表示連接順序,對接端頭由同一阿拉伯數(shù)字相連.
3.緊固螺栓時,建議采用恒扭矩扳手并按下表推薦扭矩值進行:單位:n•m
4.螺釘緊固后,其上部沉孔要求防塵及密封,上銀導(dǎo)軌在出產(chǎn)時已配備了相應(yīng)規(guī)格的綠色孔塞。
五.上銀直線導(dǎo)軌的潤滑和防塵
1.導(dǎo)軌潤滑劑的作用
a. 導(dǎo)軌潤滑劑的作用之一是使導(dǎo)軌盡量接近液體摩擦狀態(tài)下工作,以減小摩擦阻力,降低驅(qū)動功率,提高效率。
b. 減少導(dǎo)軌磨損,防止導(dǎo)軌腐蝕。流動的潤滑油還起到?jīng)_洗作用。
c. 避免低速重載下發(fā)生爬行現(xiàn)象,并減少振動。
d. 降低高速時摩擦熱,減少熱變形。
2.機床導(dǎo)軌潤滑油的選擇
根據(jù)經(jīng)驗及數(shù)據(jù),選用機床導(dǎo)軌潤滑油時主要考慮下列因素。
a. 既作液壓介質(zhì)又作導(dǎo)軌油的潤滑油 根據(jù)不同類型的機床導(dǎo)軌的需要,可選同時用作液壓介質(zhì)的導(dǎo)軌潤滑油,既要滿足導(dǎo)軌的要求,又是滿足液壓系統(tǒng)的要求。例如對于像坐標鏜床之類的機床,導(dǎo)軌油的粘度(50℃)應(yīng)選擇得高些(40~90mm2/s),但像各類磨床,常常將導(dǎo)軌潤滑油由液壓系統(tǒng)供給,而液壓系統(tǒng)的要求較高,必須滿足,此時導(dǎo)軌-液壓潤滑油的粘度(50℃)應(yīng)選得低些(20~40mm2/s),即液壓系統(tǒng)所需的粘度。
b. 按滑動速度和平均壓力來選擇粘度。
c. 根據(jù)國內(nèi)外機床導(dǎo)軌潤滑實際應(yīng)用來選擇,在選擇使用導(dǎo)軌潤滑劑時,還可參考國內(nèi)外現(xiàn)有機動床導(dǎo)軌潤滑實際應(yīng)用的例子來選用。
3.導(dǎo)軌的防護裝置是用來防止切削、灰塵等贓物落到導(dǎo)軌表面,以免使導(dǎo)軌擦傷、生銹和過早的磨損。為此,在運動導(dǎo)軌端部安裝刮板;采用各種式樣的防護罩,使導(dǎo)軌不外露等辦法。
六.結(jié)束語
上銀導(dǎo)軌,在機床行業(yè)可謂。在國內(nèi)幾大機床及產(chǎn)業(yè)機械制造廠所生產(chǎn)的機床和設(shè)備中,都使用了上銀直線導(dǎo)軌。上銀導(dǎo)軌是目前市場上代表性的產(chǎn)品,了解上銀品牌直線導(dǎo)軌,就可以看出當前直線導(dǎo)軌的發(fā)展趨勢。
上銀科技通過對國際機床市場的發(fā)展趨勢,針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的機床特點,開發(fā)研制了幾種直線導(dǎo)軌新品。推動機床產(chǎn)業(yè)的高速化、高精度化、環(huán)保省能源化發(fā)展。
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