线性滑轨的性能应用及特点

时间:2020-04-15 编辑:hiwin

随着现代制造技术的不断发展,传统制造业发生了巨大的变化。数控技术、机电一体化和工业机器人在生产中的应用越来越广泛。同时,机械传动机构的定位精度、导向精度和进给速度也在不断提高,这给传统的导向机构带来了重大变化。滚动线性滑轨自1973年商业化以来,以其独特的特点逐渐取代了传统的滑动线性滑轨,并在工业生产中得到了广泛的应用。适应当今机械对高精度、高速、节能、缩短产品开发周期的要求,广泛应用于各种重型组合机床、数控机床、高精度电火花切割机、磨床、工业机器人甚至一般工业机械中。

线性滑轨的性能应用及特点  线性滑轨 第1张

  首先,滚动线性滑轨副的性能特点

  高定位精度

  滚动线性滑轨的运动是通过钢球滚动来实现的,导轨副的摩擦阻力小,动静摩擦阻力差小,低速爬行不易。重复定位精度高,适用于经常起动或换向的运动部件。机床的定位精度可设定在超微米级。同时,根据需要适当增加预紧力,保证钢球不打滑,实现平稳运动,减少运动的冲击和振动。

  小磨损

  对于滑动导轨表面的流体润滑,由于油膜的浮动,不可避免地产生运动精度误差。在大多数情况下,流体润滑仅限于边界区域,由金属接触引起的直接摩擦是不可避免的。在这种摩擦中,大量的能量被浪费为摩擦损失。相反,由于滚动接触的摩擦能耗小,也相应地降低了滚动表面的摩擦损耗,使滚动线性滑轨系统能够长期保持在高精度状态。同时,润滑油的使用很少,这使得机床润滑系统的设计和维护非常容易。

  适应高速运动,大大降低驱动功率

  采用滚动线性滑轨的机床,由于摩擦阻力小,可减少所需的动力源和动力传动机构,使驱动扭矩大大降低,机床所需功率降低80%,节能效果明显。可实现机床的高速运动,提高机床工作效率20~30%。

  承载能力强

  滚动线性滑轨副具有良好的承载性能,能承受不同方向的力和力矩载荷,如承受上、下、左右方向的力,以及冲击力矩、摇摆力矩和摆动力矩。因此,具有良好的负载适应性。在设计和制造过程中适当的预加载可以增加阻尼,提高抗振性,消除高频振动。导轨在平行接触面方向上的侧向载荷小,容易造成机床操作精度差。

  易于组装和互换

  传统的导轨必须刮轨面,既费时又费时,一旦机床精度差,就必须再次刮轨。滚动导轨是可互换的,只要

  更换滑块或导轨或整个滚动导轨副,机床可恢复高精度。

  如上所述,由于滚珠在导轨和滑块之间的相对运动是滚动的,因此可以减少摩擦损失。滚动摩擦系数通常约为滑动摩擦系数的2%,因此采用滚动导轨的传动机构远优于传统的滑动导轨。

  滚动线性滑轨副的选择方法

  滚动线性滑轨副具有承载能力大、接触刚度高、可靠性高等特点,主要应用于机床床身、工作台导轨和垂直升降导轨上。选择时可以根据载荷大小、载荷方向、冲击和振动进行选择。

  力的方向

  由于滚动线性滑轨副的滑块和导轨上通常有4排圆弧滚道,可承受4个方向的载荷和转动力矩。导轨的承载力随滚道中心距的增大而增大。

  负载大小

  不同规格的滚动线性滑轨具有不同的承载能力,可根据承载能力选择。为了使每对滚动线性滑轨具有理想的使用寿命,可根据所选厂家提供的近似公式计算其额定寿命和额定小时寿命,从而给出合理的维修更换周期。还要考虑各滑块承受载荷后滚动阻力的影响,计算滚动阻力,以确定合理的驱动力。

  预紧力的选择

  根据设计结构的冲击、振动和精度要求,选择合适的预载值。

  滚动线性滑轨的现状

  目前,国外滚动线性滑轨副的生产厂家主要集中在美国、英国、德国和日本。国内滚动线性滑轨副的制造尚处于起步阶段。与国外相比,还存在差距。主要性能有:品种少,产量小,使用寿命低,噪音大,加工技术不如国外先进。以南京工艺装备制造厂和广东凯特精密机械有限公司为代表的国内企业正在努力缩小这一差距,部分产品已达到国际先进水平。

  直线滚动导轨副的发展趋势

  滚动线性滑轨副的新类型、新功能不断涌现,并朝着组合化、集成化、高速化、低噪声、智能化方向发展。

  滚珠滚动线性滑轨副

  上银采用球笼与球组成一体,使球在圆周运动中平稳运动,消除了球与球之间的相互摩擦,开发出低噪音、免维护、寿命长、速度可达300米/分钟的超高速直线运动SSR导卫副,并已开始推广。导轨副以100m/min的速度噪声小于50dB,摩擦波动幅度降低到原来产品的1/5。此外,还通过了添加2cm3润滑脂、运行2800km的试验。未来,带球笼的直线运动导轨将逐渐成为高端数控机床的主流选择。

  日本研制了一种新型滚动线性滑轨副工作台,该工作台配有一套滑动电磁挡块装置,在定位加工过程中可将其吸引到导轨上增加摩擦,从而提高系统的抗振动性能,故又称为混合工作台系统。

  新型材料滚动线性滑轨

  由于用户需求的多样化和使用环境的不同,出现了由新材料制成的滚动线性滑轨副。如不锈钢制品,导轴、滑块、钢球、密封端、保持架等采用不锈钢材料,反向器采用合成树脂,提高了耐腐蚀性。对于需要高温和真空的应用,变频器可以使用不锈钢。此外,还将开发和应用由陶瓷材料制成的滚动线性滑轨副。

  目前,在高粉尘浓度、强酸、强碱、高腐蚀等恶劣环境下使用线性滑轨有一定的局限性。然而,随着线性滑轨技术的日益完善,线性滑轨具有速度快、可控性强、种类和功能丰富等突出优点,有望在数控机床等机械设备中得到越来越多的应用。

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