直線(xiàn)導軌「滑動(dòng)導軌和滾動(dòng)導軌」的特性與優(yōu)缺點(diǎn)
直線(xiàn)導軌常簡(jiǎn)稱(chēng)為導軌,它的作用是支承并引導運動(dòng)部件沿給定軌跡和行程作直線(xiàn)往復運動(dòng)。導軌由兩個(gè)相對運動(dòng)的部件組成,一個(gè)部件固定在機架上,稱(chēng)為定軌,另一個(gè)在定軌上移動(dòng),稱(chēng)為動(dòng)軌。
導軌多用于需要作直線(xiàn)往復運動(dòng)的執行器。導軌的運動(dòng)性能在低速時(shí)要求平穩、無(wú)爬行、定位準確,高速時(shí)要求慣量小、無(wú)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(zhì)可將導軌分為滑動(dòng)導軌、滾動(dòng)導軌、液體靜壓導軌、氣浮導軌、磁浮導軌?;瑒?dòng)導軌結構簡(jiǎn)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?;瑒?dòng)導軌的靜摩擦因數與動(dòng)摩擦因數差別大,因此低速運動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生爬行現象。
滑動(dòng)導軌常用于各種機床的工作臺或床身導軌,裝配在動(dòng)軌上的多是工作臺、滑臺、滑板、導靴、頭架等。導軌截面有矩形、燕尾形、V形、圓形等。重型機械中常將幾種截面形狀組合使用,共同承擔導向和支承的作用。
滾動(dòng)導軌是在運動(dòng)部件與支承部件之間放置滾動(dòng)體,如滾珠、滾柱、滾針或滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)導軌的優(yōu)點(diǎn)是:摩擦系數不大予滑動(dòng)導軌摩擦系數的1/10,靜摩擦因數與動(dòng)摩擦因數差別小,不易出現爬行現象,可用小功率電動(dòng)機拖動(dòng),定位精度高,壽命長(cháng)。
滑動(dòng)導軌的特點(diǎn)
滑動(dòng)導軌的特點(diǎn)是在導軌與滑動(dòng)件之間使用了介質(zhì),介質(zhì)的種類(lèi)包括固態(tài)抗摩擦材料、油以及空氣等,滑動(dòng)導軌也因此而分為不同的類(lèi)型。
最普通的抗摩擦導軌是在移動(dòng)組件上安裝了一種固態(tài)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??鼓Σ敛牧蠎O計有油槽,滿(mǎn)足移動(dòng)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(zhì),其中的典型代表就是靜壓導軌。在壓力作用下,液壓油進(jìn)入滑動(dòng)組件的溝槽,在導軌和滑動(dòng)組件之間形成一層油膜,將導軌和移動(dòng)組件隔離開(kāi),這樣可以大大減少移動(dòng)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(dòng)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(gè)大型砂型箱時(shí),砂型箱正好運動(dòng)到機床行程的末端,此時(shí)靜壓導軌能夠增大油壓,使導軌仍然準確保持水平負載的狀態(tài)。有些臥式鏜銑床也使用這種技術(shù),用于補償深孔加工時(shí)主軸轉速的下降。另一種利用油作為介質(zhì)的導軌是動(dòng)壓導軌,它與靜壓導軌的區別在于,它不是利用壓力,而是利用油的粘度來(lái)避免移動(dòng)組件與導軌之間發(fā)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(dòng)導軌與滑動(dòng)組件之間的常用介質(zhì),它也分為兩種形式,氣動(dòng)靜壓導軌和氣動(dòng)動(dòng)壓導軌,其工作原理與液壓導軌中的靜壓導軌和動(dòng)壓導軌類(lèi)似。
可調性是直線(xiàn)滑動(dòng)導軌一個(gè)特有的優(yōu)點(diǎn)。根據導軌的使用情況,直線(xiàn)滑動(dòng)導軌系統都會(huì )配備可調邊,數量為一個(gè)或一個(gè)以上。由于移動(dòng)組件要沿著(zhù)直線(xiàn)導軌的側邊移動(dòng),必須保證移動(dòng)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將斜鐵置于移動(dòng)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(dòng)部件或導軌發(fā)生磨損,接觸表面之間的產(chǎn)生間隙,可以通過(guò)調整斜鐵,對導軌進(jìn)行精確地補償,消除移動(dòng)部件和導軌之間的間隙。
機床制造廠(chǎng)已經(jīng)研發(fā)出了斜鐵自動(dòng)調整的專(zhuān)利技術(shù)并廣泛地采用。這一技術(shù)的基本原理是使斜鐵保持固定的彈簧壓力,一旦移動(dòng)部件或導軌系統磨損,斜鐵能夠自動(dòng)地消除二者之間的間隙。
滾動(dòng)導軌
滾動(dòng)導軌是直線(xiàn)導軌的一種。滾動(dòng)直線(xiàn)滑軌是一種滾動(dòng)導引,它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán),使得負載平臺能沿著(zhù)滑軌輕易的以高精度作線(xiàn)性運動(dòng),其摩擦系數可降至傳統滑動(dòng)導引的1/50,使之能輕易地達到μm級的定位精度。
滾動(dòng)導軌的優(yōu)點(diǎn)
1、靈敏度高,且其動(dòng)摩擦與靜摩擦系數相差甚微,因而運動(dòng)平穩,低速移動(dòng)時(shí)不易出現爬行現象。
2、定位精度高,重復定位精度可達0.2μm。
3、摩擦阻力小,移動(dòng)輕便,磨損小、精度保持性好。
滾動(dòng)導軌特別適用于機床的工作部件要求移動(dòng)均勻、運動(dòng)靈敏及定位精度高的場(chǎng)合。
滾動(dòng)導軌的分類(lèi)
1、滾珠導軌
導軌以滾珠作為滾動(dòng)體,運動(dòng)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(guò)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。滾珠導軌適用于運動(dòng)部件質(zhì)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(huì )引起偏移和側向滑動(dòng),使導軌磨損加快、降低精度。目前數控機床、特別是載荷較大的機床,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(cháng)度更長(cháng)。滾針導軌的特點(diǎn)是尺寸小,結構緊湊。為了提高工作臺的移動(dòng)精度,滾針的尺寸應按直徑分組。滾針導軌適用于導軌尺寸受限制的機床上。
滾動(dòng)導軌根據是否預加載,滾動(dòng)導軌可以分為預加載和無(wú)預加載兩類(lèi)。預加載的優(yōu)點(diǎn)是提高了導軌的剛度,適用于顛覆力矩較大和垂直方向的導軌中,數控機床的坐標軸通常都采用這種導軌。無(wú)預加載的滾動(dòng)導軌常用于數控機床的機械手、刀庫等傳送機構。
滾動(dòng)導軌的缺點(diǎn)
滾動(dòng)導軌阻尼小而容易引起超調或振蕩,剛度低,制造困難,對臟污和軌面誤差較敏感。滾動(dòng)導軌多用于光學(xué)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(dòng)軌和定軌之間存在流體,摩擦更小,幾乎沒(méi)有磨損,無(wú)爬行現象,但是剛度低,阻尼小,設計、制造和運行控制較復雜。
滾動(dòng)導軌按結構可將導軌分為開(kāi)式導軌和閉式導軌。開(kāi)式導軌必須借助外力,例如自身重力,才能保證動(dòng)軌與定軌的軌面正確接觸,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確接觸,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(xiàn)度、兩個(gè)軌面的平行度、軌面粗糙度、耐磨性能、剛度、潤滑措施等。
