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【直線導軌】滑動導軌和滾動導軌的特性與優缺點

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【直線導軌】滑動導軌和滾動導軌的特性與優缺點

發布日期:2019-06-16 作者: 點擊:

今天詳細介紹下滑動導軌與滾動導軌。導軌按軌面摩擦性質可将導軌分為滑動導軌、滾動導軌、液體靜壓導軌、氣浮導軌、磁浮導軌。

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直線導軌常簡稱為導軌,它的作用是支承并引導運動部件沿給定軌迹和行程作直線往複運動。導軌由兩個相對運動的部件組成,一個部件固定在機架上,稱為定軌,另一個在定軌上移動,稱為動軌。


導軌多用于需要作直線往複運動的執行器。導軌的運動性能在低速時要求平穩、無爬行、定位準确,高速時要求慣量小、無超調或振蕩。導軌的精度、承載能力和壽命對系統的精度、承載能力和壽命有直接影響。

導軌按軌面摩擦性質可将導軌分為滑動導軌、滾動導軌、液體靜壓導軌、氣浮導軌、磁浮導軌。滑動導軌結構簡單,剛性好,摩擦阻力大,連續運行磨損快,制造中軌面刮研工序的要求很高。滑動導軌的靜摩擦因數與動摩擦因數差别大,因此低速運動時可能産生爬行現象。


滑動導軌常用于各種機床的工作台或床身導軌,裝配在動軌上的多是工作台、滑台、滑闆、導靴、頭架等。導軌截面有矩形、燕尾形、V形、圓形等。重型機械中常将幾種截面形狀組合使用,共同承擔導向和支承的作用。

滾動導軌是在運動部件與支承部件之間放置滾動體,如滾珠、滾柱、滾針或滾動軸承。滾動導軌的優點是:摩擦系數不大予滑動導軌摩擦系數的1/10,靜摩擦因數與動摩擦因數差别小,不易出現爬行現象,可用小功率電動機拖動,定位精度高,壽命長。


滑動導軌的特點

滑動導軌的特點是在導軌與滑動件之間使用了介質,介質的種類包括固态抗摩擦材料、油以及空氣等,滑動導軌也因此而分為不同的類型。

最普通的抗摩擦導軌是在移動組件上安裝了一種固态抗摩擦材料,比如聚氯乙烯或青銅混合材料等,以起到降低導軌摩擦力的作用。抗摩擦材料應設計有油槽,滿足移動組件和導軌表面之間油潤滑或其它形式潤滑的需要。


使用最為廣泛的是液壓介質,其中的典型代表就是靜壓導軌。在壓力作用下,液壓油進入滑動組件的溝槽,在導軌和滑動組件之間形成一層油膜,将導軌和移動組件隔離開,這樣可以大大減少移動組件受到的的摩擦力,從而起到潤滑作用。

靜壓導軌對大負荷運動的潤滑具有良好的效果,對偏心負荷也具有一定的補償作用。比如,某加工機床在加工一個大型砂型箱時,砂型箱正好運動到機床行程的末端,此時靜壓導軌能夠增大油壓,使導軌仍然準确保持水平負載的狀态。有些卧式镗銑床也使用這種技術,用于補償深孔加工時主軸轉速的下降。


另一種利用油作為介質的導軌是動壓導軌,它與靜壓導軌的區别在于,它不是利用壓力,而是利用油的粘度來避免移動組件與導軌之間發生直接接觸。這樣的好處是可以節省液壓油泵。

空氣也是一種滑動導軌與滑動組件之間的常用介質,它也分為兩種形式,氣動靜壓導軌和氣動動壓導軌,其工作原理與液壓導軌中的靜壓導軌和動壓導軌類似。

可調性是直線滑動導軌一個特有的優點。根據導軌的使用情況,直線滑動導軌系統都會配備可調邊,數量為一個或一個以上。由于移動組件要沿着直線導軌的側邊移動,必須保證移動組件與導軌側面的緊密接觸,所以導軌要具有可調整的功能。


最常用的調整方法是将斜鐵置于移動組件和導軌接觸面相對的側面之間。斜鐵的形狀采用錐形條塊角鐵。如果滑動部件或導軌發生磨損,接觸表面之間的産生間隙,可以通過調整斜鐵,對導軌進行精确地補償,消除移動部件和導軌之間的間隙。


機床制造廠已經研發出了斜鐵自動調整的專利技術并廣泛地采用。這一技術的基本原理是使斜鐵保持固定的彈簧壓力,一旦移動部件或導軌系統磨損,斜鐵能夠自動地消除二者之間的間隙。


滾動導軌

滾動導軌是直線導軌的一種。滾動直線滑軌是一種滾動導引,它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動循環,使得負載平台能沿着滑軌輕易的以高精度作線性運動,其摩擦系數可降至傳統滑動導引的1/50,使之能輕易地達到μm級的定位精度。


滾動導軌的優點

1、靈敏度高,且其動摩擦與靜摩擦系數相差甚微,因而運動平穩,低速移動時不易出現爬行現象。

2、定位精度高,重複定位精度可達0.2μm。

3、摩擦阻力小,移動輕便,磨損小、精度保持性好。

滾動導軌特别适用于機床的工作部件要求移動均勻、運動靈敏及定位精度高的場合。


滾動導軌的分類

1、滾珠導軌

導軌以滾珠作為滾動體,運動靈敏度好,定位度高;但其承載能力和剛度較小,一般都需要通過預緊提高承載能力和剛度。為了避免在導軌上壓出凹坑而喪失精度,一般采用淬火鋼制造導軌面。滾珠導軌适用于運動部件質量不大,切削力較小的數控機床。


2、滾柱導軌

導軌的承載力及剛度都比滾珠導軌要大,但對于安裝的要求也高。安裝不良,會引起偏移和側向滑動,使導軌磨損加快、降低精度。目前數控機床、特别是載荷較大的機床,通常都采用滾柱導軌。


3、滾針導軌

滾針導軌的滾針比同直徑的滾柱長度更長。滾針導軌的特點是尺寸小,結構緊湊。為了提高工作台的移動精度,滾針的尺寸應按直徑分組。滾針導軌适用于導軌尺寸受限制的機床上。

滾動導軌根據是否預加載,滾動導軌可以分為預加載和無預加載兩類。

預加載的優點是提高了導軌的剛度,适用于颠覆力矩較大和垂直方向的導軌中,數控機床的坐标軸通常都采用這種導軌。

無預加載的滾動導軌常用于數控機床的機械手、刀庫等傳送機構。


滾動導軌的缺點

滾動導軌阻尼小而容易引起超調或振蕩,剛度低,制造困難,對髒污和軌面誤差較敏感。滾動導軌多用于光學機械、精密儀器、數控機床、紡織機械等。液體靜壓導軌、氣浮導軌和磁浮導軌的動軌和定軌之間存在流體,摩擦更小,幾乎沒有磨損,無爬行現象,但是剛度低,阻尼小,設計、制造和運行控制較複雜。

滾動導軌按結構可将導軌分為開式導軌和閉式導軌。開式導軌必須借助外力,例如自身重力,才能保證動軌與定軌的軌面正确接觸,這種導軌承受軌面正壓力的能力較大,承受偏載和傾覆力矩的能力較差。閉式導軌依靠本身的截面形狀保證軌面的正确接觸,承受偏載和傾覆力矩的能力較強,例如燕尾形導軌。影響導軌導向精度的主要因素有:直線度、兩個軌面的平行度、軌面粗糙度、耐磨性能、剛度、潤滑措施等。


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