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线性导轨的工作原理

文章来源:未知人气:发表时间:2021-02-20 15:31:45

线性导轨可理解为一种滚动导向器,由钢珠在滑块和导向器之间无限滚动循环,使得负载平台沿导向器容易实现高精度线性移动,并将摩擦系数降低到普通滑动导向器的五十分之一,可轻松实现高精度定位。滑动后跟导轨间端单元设计,使线形导轨能同时承受上下左右等所有方向的负载。

滑块使运动由曲线变为直线。这种新型导轨系统使机床能够获得快速进给速度,在同一主轴转速下,具有同样的快速进给特性。和平面导轨一样,直线导轨也有两个基本元件,一个为固定元件作为导向,另一个为移动元件。因为直线导轨是标准零件,对于机床制造厂.所做的只是加工一条安装导轨的平面和校正导轨的平行度。要保证机床精度,床身或少量的刮研是必要的,而且在大多数情况下,安装也比较简单。导轨为淬硬钢导轨,精磨后放置于安装平面。相对于平面导轨,直线导轨横截面的几何形状,较平面导轨复杂,其原因在于导轨需要加工出有利于滑动元件移动的沟槽,而沟槽的形状和数量,取决于机床要完成的功能。举例来说:一种既能承受直线力又能承受颠覆力矩的导轨系统,与仅能承受直线力的导轨系统相比.设计上有很大的不同。

线性导轨系统的固定部件(导轨)的基本功能与轴承圈相似,在其上安装了一只“v”字形的球体支架。支撑包住了导轨的顶部和两侧。为支持机床的工作部件,一组直线导轨至少有四个支座。用来支持大型的工作部件,其数目可以多于4个。

当机床工作部件移动时,钢球在支架沟槽内循环,将支架磨损量分摊到各个钢球上,从而延长了直线导轨的使用寿命。为消除支架与导轨之间的间隙,预装载可以提高导轨系统的稳定性,预装载的获取.是在导轨与支架之间安装超大钢球。直径公差±20微米,递增0.5微米后,对钢球进行筛选分级,分别装入轨道,并根据作用在钢球上的力来确定预负荷的大小。如果作用于钢球上的力太大,承受预加载时间太长,导致支架的运动阻力增大,就会产生平衡作用的问题;为了提高系统的灵敏度,减少运动阻力,就需要降低预加载,但是,为了提高运动精度和保持精度,就要求有足够的预加载负数,这两者是矛盾的。

由于长期的工作,钢球开始磨损,作用在钢球上的预加载作用开始减弱,从而导致机床工作部件的运动精度降低。为了保持初始精度,必须更换导轨架,甚至更换导轨架。如导轨系统具有预加载功能。失去了系统的精确度,办法就是更换滚动元件。

导向系统的设计,力求在固定部件和移动部件之间有接触面积,这样不仅可以提高系统的承载能力,而且系统还可以承受间歇切削或重力切削所产生的冲击,使力扩散,扩大了承载面积。要达到这个目的,导轨系统的槽型有多种,有两种典型的槽型,一种是哥特式(尖拱式),它是半圆的延伸,接触点为顶点;另一种是圆弧,同样可以起到同样的作用。不管哪种结构形式,目的只有一个,就是寻求更大的滚珠半径与导轨接触(固定元件)。影响系统性能的主要因素是:滚动体与导轨的接触方式,而这是关键。