直線導(dǎo)軌常簡稱為導(dǎo)軌,它的作用是支承并引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿給定軌跡和行程作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌由兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的部件組成,一個(gè)部件固定在機(jī)架上,稱為定軌,另一個(gè)在定軌上移動(dòng),稱為動(dòng)軌。
導(dǎo)軌多用于需要作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器。導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)性能在低速時(shí)要求平穩(wěn)、無爬行、定位準(zhǔn)確,高速時(shí)要求慣量小、無超調(diào)或振蕩。導(dǎo)軌的精度、承載能力和壽命對系統(tǒng)的精度、承載能力和壽命有直接影響。
導(dǎo)軌按軌面摩擦性質(zhì)可將導(dǎo)軌分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌、磁浮導(dǎo)軌?;瑒?dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,剛性好,摩擦阻力大,連續(xù)運(yùn)行磨損快,制造中軌面刮研工序的要求很高。滑動(dòng)導(dǎo)軌的靜摩擦因數(shù)與動(dòng)摩擦因數(shù)差別大,因此低速運(yùn)動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
滑動(dòng)導(dǎo)軌常用于各種機(jī)床的工作臺(tái)或床身導(dǎo)軌,裝配在動(dòng)軌上的多是工作臺(tái)、滑臺(tái)、滑板、導(dǎo)靴、頭架等。導(dǎo)軌截面有矩形、燕尾形、V形、圓形等。重型機(jī)械中常將幾種截面形狀組合使用,共同承擔(dān)導(dǎo)向和支承的作用。
滾動(dòng)導(dǎo)軌是在運(yùn)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(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是:摩擦系數(shù)不大予滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)的1/10,靜摩擦因數(shù)與動(dòng)摩擦因數(shù)差別小,不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,可用小功率電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),定位精度高,壽命長。
滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)
滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是在導(dǎo)軌與滑動(dòng)件之間使用了介質(zhì),介質(zhì)的種類包括固態(tài)抗摩擦材料、油以及空氣等,滑動(dòng)導(dǎo)軌也因此而分為不同的類型。
最普通的抗摩擦導(dǎo)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(dǎo)軌摩擦力的作用。抗摩擦材料應(yīng)設(shè)計(jì)有油槽,滿足移動(dòng)組件和導(dǎo)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(dǎo)軌。在壓力作用下,液壓油進(jìn)入滑動(dòng)組件的溝槽,在導(dǎo)軌和滑動(dòng)組件之間形成一層油膜,將導(dǎo)軌和移動(dòng)組件隔離開,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(dǎo)軌對大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的潤滑具有良好的效果,對偏心負(fù)荷也具有一定的補(bǔ)償作用。比如,某加工機(jī)床在加工一個(gè)大型砂型箱時(shí),砂型箱正好運(yùn)動(dòng)到機(jī)床行程的末端,此時(shí)靜壓導(dǎo)軌能夠增大油壓,使導(dǎo)軌仍然準(zhǔn)確保持水平負(fù)載的狀態(tài)。有些臥式鏜銑床也使用這種技術(shù),用于補(bǔ)償深孔加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速的下降。
另一種利用油作為介質(zhì)的導(dǎo)軌是動(dòng)壓導(dǎo)軌,它與靜壓導(dǎo)軌的區(qū)別在于,它不是利用壓力,而是利用油的粘度來避免移動(dòng)組件與導(dǎo)軌之間發(fā)生直接接觸。這樣的好處是可以節(jié)省液壓油泵。
空氣也是一種滑動(dòng)導(dǎo)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(dǎo)軌和氣動(dòng)動(dòng)壓導(dǎo)軌,其工作原理與液壓導(dǎo)軌中的靜壓導(dǎo)軌和動(dòng)壓導(dǎo)軌類似。
可調(diào)性是直線滑動(dòng)導(dǎo)軌一個(gè)特有的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)導(dǎo)軌的使用情況,直線滑動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)都會(huì)配備可調(diào)邊,數(shù)量為一個(gè)或一個(gè)以上。由于移動(dòng)組件要沿著直線導(dǎo)軌的側(cè)邊移動(dòng),必須保證移動(dòng)組件與導(dǎo)軌側(cè)面的緊密接觸,所以導(dǎo)軌要具有可調(diào)整的功能。
最常用的調(diào)整方法是將斜鐵置于移動(dòng)組件和導(dǎo)軌接觸面相對的側(cè)面之間。斜鐵的形狀采用錐形條塊角鐵。如果滑動(dòng)部件或?qū)к壈l(fā)生磨損,接觸表面之間的產(chǎn)生間隙,可以通過調(diào)整斜鐵,對導(dǎo)軌進(jìn)行精確地補(bǔ)償,消除移動(dòng)部件和導(dǎo)軌之間的間隙。
機(jī)床制造廠已經(jīng)研發(fā)出了斜鐵自動(dòng)調(diào)整的專利技術(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?qū)к壪到y(tǒng)磨損,斜鐵能夠自動(dòng)地消除二者之間的間隙。
滾動(dòng)導(dǎo)軌
滾動(dòng)導(dǎo)軌是直線導(dǎo)軌的一種。滾動(dòng)直線滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引,它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動(dòng)循環(huán),使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng),其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的1/50,使之能輕易地達(dá)到μm級的定位精度。
滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)
1、靈敏度高,且其動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差甚微,因而運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),低速移動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。
2、定位精度高,重復(fù)定位精度可達(dá)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(dǎo)軌特別適用于機(jī)床的工作部件要求移動(dòng)均勻、運(yùn)動(dòng)靈敏及定位精度高的場合。
滾動(dòng)導(dǎo)軌的分類
1、滾珠導(dǎo)軌
導(dǎo)軌以滾珠作為滾動(dòng)體,運(yùn)動(dòng)靈敏度好,定位度高;但其承載能力和剛度較小,一般都需要通過預(yù)緊提高承載能力和剛度。為了避免在導(dǎo)軌上壓出凹坑而喪失精度,一般采用淬火鋼制造導(dǎo)軌面。滾珠導(dǎo)軌適用于運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量不大,切削力較小的數(shù)控機(jī)床。
2、滾柱導(dǎo)軌
導(dǎo)軌的承載力及剛度都比滾珠導(dǎo)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(cè)向滑動(dòng),使導(dǎo)軌磨損加快、降低精度。目前數(shù)控機(jī)床、特別是載荷較大的機(jī)床,通常都采用滾柱導(dǎo)軌。
3、滾針導(dǎo)軌
滾針導(dǎo)軌的滾針比同直徑的滾柱長度更長。滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊。為了提高工作臺(tái)的移動(dòng)精度,滾針的尺寸應(yīng)按直徑分組。滾針導(dǎo)軌適用于導(dǎo)軌尺寸受限制的機(jī)床上。
滾動(dòng)導(dǎo)軌根據(jù)是否預(yù)加載,滾動(dòng)導(dǎo)軌可以分為預(yù)加載和無預(yù)加載兩類。預(yù)加載的優(yōu)點(diǎn)是提高了導(dǎo)軌的剛度,適用于顛覆力矩較大和垂直方向的導(dǎo)軌中,數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸通常都采用這種導(dǎo)軌。無預(yù)加載的滾動(dòng)導(dǎo)軌常用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械手、刀庫等傳送機(jī)構(gòu)。
滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)
滾動(dòng)導(dǎo)軌阻尼小而容易引起超調(diào)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(dǎo)軌多用于光學(xué)機(jī)械、精密儀器、數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械等。液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌和磁浮導(dǎo)軌的動(dòng)軌和定軌之間存在流體,摩擦更小,幾乎沒有磨損,無爬行現(xiàn)象,但是剛度低,阻尼小,設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行控制較復(fù)雜。
滾動(dòng)導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)可將導(dǎo)軌分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。開式導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(qiáng),例如燕尾形導(dǎo)軌。影響導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要因素有:直線度、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。