滾動直線導(dǎo)軌設(shè)計及相關(guān)技術(shù)研究【含5張cad圖紙+文檔全套資料】

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直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動.直線軸承主要用在自動化機(jī)械上比較多,像德國進(jìn)口的機(jī)床,紙碗機(jī),激光焊接機(jī)等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的.像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上,滑塊-使運(yùn)動由曲線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。新的導(dǎo)軌系統(tǒng)使機(jī)床可獲得快速進(jìn)給速度，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，快速進(jìn)給是直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)。直線導(dǎo)軌與平面導(dǎo)軌一樣，有兩個基本元件；一個作為導(dǎo)向的為固定元件，另一個是移動元件。由于直線導(dǎo)軌是標(biāo)準(zhǔn)部件，對機(jī)床制造廠來說．唯一要做的只是加工一個安裝導(dǎo)軌的平面和校調(diào)導(dǎo)軌的平行度。當(dāng)然，為了保證機(jī)床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多數(shù)情況下，安裝是比較簡單的。作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上。與平面導(dǎo)軌比較，直線導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀，比平面導(dǎo)軌復(fù)雜，復(fù)雜的原因是因?yàn)閷?dǎo)軌上需要加工出溝槽，以利于滑動元件的移動，溝槽的形狀和數(shù)量，取決于機(jī)床要完成的功能。例如：一個既承受直線作用力，又承受顛覆力矩的導(dǎo)軌系統(tǒng)，與僅承受直線作用力的導(dǎo)軌相比．設(shè)計上有很大的不同[2~3]。 直線導(dǎo)軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)，而用滾動鋼球。因?yàn)闈L動鋼球適應(yīng)于高速運(yùn)動、摩擦系數(shù)小、靈敏度高，滿足運(yùn)動部件的工作要求，如機(jī)床的刀架，拖板等。直線導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件(導(dǎo)軌)的基本功能如同軸承環(huán)，安裝鋼球的支架，形狀為“v”字形。支架包裹著導(dǎo)軌的頂部和兩側(cè)面。為了支撐機(jī)床的工作部件，一套直線導(dǎo)軌至少有四個支架。用于支撐大型的工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個。機(jī)床的工作部件移動時，鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動，把支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€鋼球上，從而延長直線導(dǎo)軌的使用壽命[4]。為了消除支架與導(dǎo)軌之間的間隙，預(yù)加負(fù)載能提高導(dǎo)軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，預(yù)加負(fù)荷的獲得．是在導(dǎo)軌和支架之間安裝超尺寸的鋼球。鋼球直徑公差為±20微米，以0.5微米為增量，將鋼球篩選分類，分別裝到導(dǎo)軌上，預(yù)加負(fù)載的大小，取決于作用在鋼球上的作用力。如果作用在鋼球上的作用力太大，鋼球經(jīng)受預(yù)加負(fù)荷時間過長，導(dǎo)致支架運(yùn)動阻力增大。這里就有一個平衡作用問題；為了提高系統(tǒng)的靈敏度，減少運(yùn)動阻力，相應(yīng)地要減少預(yù)加負(fù)荷，而為了提高運(yùn)動精度和精度的保持性，要求有足夠的預(yù)加負(fù)數(shù)，這是矛盾的兩方面工作時間過長，鋼球開始磨損，作用在鋼球上的預(yù)加負(fù)載開始減弱，導(dǎo)致機(jī)床工作部件運(yùn)動精度的降低。如果要保持初始精度，必須更換導(dǎo)軌支架，甚至更換導(dǎo)軌。如果導(dǎo)軌系統(tǒng)已有預(yù)加負(fù)載作用。系統(tǒng)精度已喪失，唯一的方法是更換滾動元件。 導(dǎo)軌系統(tǒng)的設(shè)計，力求固定元件和移動元件之間有最大的接觸面積，這不但能提高系統(tǒng)的承載能力，而且系統(tǒng)能承受間歇切削或重力切削產(chǎn)生的沖擊力，把作用力廣泛擴(kuò)散，擴(kuò)大承受力的面積。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，導(dǎo)軌系統(tǒng)的溝槽形狀有多種多樣，具有代表性的有兩種，一種稱為哥待式(尖拱式)，形狀是半圓的延伸，接觸點(diǎn)為頂點(diǎn)；另一種為圓弧形，同樣能起相同的作用。無論哪一種結(jié)構(gòu)形式，目的只有一個，力求更多的滾動鋼球半徑與導(dǎo)軌接觸(固定元件)。決定系統(tǒng)性能特點(diǎn)的因素是：滾動元件怎樣與導(dǎo)軌接觸，這是問題的關(guān)鍵[5]。 2. 直線導(dǎo)軌的國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 （1）國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國外生產(chǎn)滾動直線導(dǎo)軌副的廠商主要集中在美國、英國、德國及日本等國家。國內(nèi)在滾動直線導(dǎo)軌副的制造方面還處于初始階段，與國外相比，仍有差距，主要表現(xiàn)為：品種少、產(chǎn)量小、使用壽命低，噪音大，加工工藝也不如國外先進(jìn)。以廣東凱特精密機(jī)械有限公司、南京工藝裝備制造廠為代表的國內(nèi)企業(yè)，正在努力縮小這種差距，他們的部分產(chǎn)品已經(jīng)具有國際先進(jìn)水平。直線滾動導(dǎo)軌副的發(fā)展趨勢滾動直線導(dǎo)軌副的新類型、新功能目前在不斷涌現(xiàn)，并正在向組合化、集成化、高速、低噪音、智能化方向發(fā)展。 (2)國外發(fā)展現(xiàn)狀 THK公司采用滾珠保持架與滾珠構(gòu)成一體，保持滾珠平穩(wěn)的進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動，消除了滾珠間的相互摩擦，開發(fā)了噪聲低、免維修、壽命長、速度可達(dá)300m/min的超高速直線運(yùn)動的SSR導(dǎo)軌副，并已開始推廣。該導(dǎo)軌副實(shí)現(xiàn)了100m/min運(yùn)動速度下噪聲小于50dB，摩擦波動幅度減少到以往產(chǎn)品的1/5。另外，通過了一次加油脂2cm3，運(yùn)行2800km的試驗(yàn)。今后帶滾珠保持架的直線運(yùn)動導(dǎo)軌副將逐漸成為高檔數(shù)控機(jī)床選用的主流[6~9]。 HIWIN智慧型PG系列直線導(dǎo)軌，PG系列整合線性滑軌及編碼器于一體，大幅增加空間效益。 兼具線性滑軌高剛性及磁性編碼器高精度之優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)藏式尺身及感應(yīng)讀頭，不易受外力破壞。 訊號感應(yīng)屬非接觸性，產(chǎn)品壽命長。 可做長距離之量測 (磁性尺身部份可達(dá)30m)。量測特性，不因含油、水、粉塵及切削屑之惡劣工作環(huán)境而改變;另對震動、噪音及高溫之環(huán)境亦可勝任。 分辨率佳。 安裝容易[10~12]。 （3）新材料制造的滾動直線導(dǎo)軌副 由于用戶要求的多樣化及使用環(huán)境的不同，出現(xiàn)了用新材料制造的滾動直線導(dǎo)軌副。例如，采用不銹鋼制作的產(chǎn)品，其導(dǎo)軌軸、滑塊、鋼球、密封端和保持器均采用不銹鋼材料制作，而反向器采用合成樹脂，故耐腐蝕性提高。對于要求高溫和真空用途時，反向器可以采用不銹鋼材。此外，用陶瓷材料制造的滾動直線導(dǎo)軌副將會得到開發(fā)應(yīng)用。 目前，在惡劣環(huán)境即高粉塵濃度、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高腐蝕場合使用直線導(dǎo)軌還有一定的局限性。但隨著直線導(dǎo)軌技術(shù)的日益完善，以及直線導(dǎo)軌具有高速性與控制性等諸多突出的優(yōu)點(diǎn)，以及豐富的類型和功能，可以預(yù)期，此機(jī)構(gòu)作為一個功能部件將越來越多地用在數(shù)控機(jī)床等機(jī)械設(shè)備上[13~15]。 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滾動直線導(dǎo)軌副的應(yīng)用技術(shù) [J]. 機(jī)械工人(冷加工), 2004,(3) . 楊向東 . 軸承工作過程中摩擦狀態(tài)的仿真分析研究 [J]. 廣東科技, 2007,(8) .doi:10.3969/j.issn.1006-5423.2007.08 ［10］Yuan J X Tang x J wu s M . 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