滾動(dòng)直線導(dǎo)軌承載區(qū)的運(yùn)動(dòng)探討及應(yīng)用

摘要：直線導(dǎo)軌具有承載能力大、接觸剛性高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床及各種鋼結(jié)構(gòu)非標(biāo)設(shè)備上。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌是其中一個(gè)重要組成部分，對(duì)設(shè)備整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性影響非常大，所以對(duì)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的工作原理、承載區(qū)運(yùn)動(dòng)分析、旋滾比及滾珠直線導(dǎo)軌的應(yīng)用等方面來(lái)研究滾動(dòng)直線導(dǎo)軌承載區(qū)的運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵字：滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 承載區(qū) 運(yùn)動(dòng)

導(dǎo)軌中滾珠的運(yùn)動(dòng)情況很復(fù)雜，在滾動(dòng)的過(guò)程中，還伴隨這滾動(dòng)體滑動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

滾珠在直線滾動(dòng)導(dǎo)軌中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果接觸角不為是“0”，那么，滾珠就會(huì)發(fā)生的法線滑動(dòng)，這種滑動(dòng)繞接觸面，行成為自旋滑動(dòng)。

1.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌原理及特性

以滾珠作為導(dǎo)軌與滑塊之間的動(dòng)力傳輸界面，直線導(dǎo)軌在這個(gè)界面上可進(jìn)行無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)。將滑塊限制在導(dǎo)軌上，使得負(fù)載工作臺(tái)能沿導(dǎo)軌以高速度、高精度作直線運(yùn)動(dòng)。

滾珠直線導(dǎo)軌副組成零件包括：直線導(dǎo)軌、滾珠、滾珠滑座和相關(guān)循環(huán)零件等部件。它有更高的承載、負(fù)載能力。在高負(fù)載的情況下，仍可保持高精度的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。由于其直線導(dǎo)向精度和機(jī)械效率高、可靠性和標(biāo)準(zhǔn)化程度好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備、測(cè)量?jī)x器、印刷包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、制藥機(jī)械、玻璃機(jī)械以及其他需要精密直線導(dǎo)向的領(lǐng)域。

它具有以下特性：由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦阻力比較小，在高速運(yùn)動(dòng)中就可以降低機(jī)器所需驅(qū)動(dòng)力，所以所需動(dòng)力源和動(dòng)力機(jī)構(gòu)就會(huì)小型化和簡(jiǎn)便化，這樣不僅可以降低設(shè)備生產(chǎn)成本，還能節(jié)約電力成本；定位精度高，滾珠在滾道上滾動(dòng)來(lái)完成滾動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的副摩擦阻力就很小，那么靜摩擦阻力的差值也不明顯，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)重復(fù)運(yùn)動(dòng)的精度就會(huì)很高，會(huì)很適合做高頻次的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，它達(dá)到了提高運(yùn)動(dòng)精度的水平要求，達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)；可同時(shí)承受上下左右方向的負(fù)荷，也可以承受搖動(dòng)力、振動(dòng)力、擺動(dòng)力等負(fù)荷。在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，可以通過(guò)增加預(yù)加載荷的方法來(lái)增加阻尼，更好地達(dá)到抗振效果；組裝起來(lái)簡(jiǎn)便、容易；互換性好，可以隨意更換滑塊、導(dǎo)軌，甚至整個(gè)滾動(dòng)導(dǎo)軌副，便于調(diào)整；流體潤(rùn)滑，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單；使用壽命長(zhǎng)。

2.分析滾珠的運(yùn)動(dòng)情況

滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于兩物體接觸，在外力作用下會(huì)發(fā)生滑動(dòng)或滑動(dòng)趨勢(shì)，在接觸表面，會(huì)產(chǎn)生組織這一滑動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的阻力，即為摩擦力。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副產(chǎn)生的摩擦力會(huì)受到很多方面的影響，比如滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的鋼球或滑塊溝槽的條件、由于不同參數(shù)，鋼球或滑塊在鋼槽中產(chǎn)生的形變差值等因素。摩擦而引起的發(fā)熱，會(huì)損壞導(dǎo)軌的潤(rùn)滑性能，會(huì)引起溝槽狀態(tài)的變化，也就直接影響了接觸狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的安裝使用應(yīng)用技術(shù)

安裝滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副時(shí)，首先要檢查裝配面，導(dǎo)軌的基準(zhǔn)側(cè)面與安裝臺(tái)階的基準(zhǔn)側(cè)面要相對(duì)一致。然后要檢查螺栓和螺孔的位置是否正確。固定螺釘，使導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面與安裝臺(tái)階側(cè)面相接，注意壓緊，最后擰緊安裝螺栓， 依次擰緊滑塊的螺釘。

例如雙工位供料胎面打卷設(shè)備上有兩根SR45LA4KK+2985L型號(hào)直線導(dǎo)軌，安裝在兩根3140*130*25導(dǎo)軌座上。由氣缸推動(dòng)平臺(tái)小車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌座焊接在3300*2000*20的整塊鋼板上。焊接時(shí)的應(yīng)力和變形對(duì)直線導(dǎo)軌運(yùn)行影響很大。另外平臺(tái)小車(chē)上負(fù)載兩個(gè)直徑1200mm打好卷的胎面約700公斤重需要連續(xù)24小時(shí)工作。3米長(zhǎng)的導(dǎo)軌平直度有一點(diǎn)點(diǎn)誤差。運(yùn)行時(shí)的阻力和直線導(dǎo)軌的損傷可想而知。所以導(dǎo)軌座要先進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，退火前表面一定要去黑皮粗加工。焊接時(shí)采用分段焊接，不要滿焊。盡量減少加工后導(dǎo)軌座的變形。在安裝導(dǎo)軌時(shí)用u形夾頭，將基準(zhǔn)側(cè)面、安裝臺(tái)階的基準(zhǔn)側(cè)面相對(duì)設(shè)置并確保夾緊，然后固定螺栓、再按次序固定導(dǎo)軌。并檢查螺栓、螺釘是否擰緊。這樣的安裝方法既簡(jiǎn)便又保證滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)更加精準(zhǔn)。

4.HSR45LA4KK+2985L型號(hào)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)

HSR45LA4KK+2985L型號(hào)導(dǎo)軌具有運(yùn)動(dòng)精度高，爬行運(yùn)動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。

LM滾動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)摩擦與靜摩擦之間的差很小，幾乎不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。球保持器型LM滾動(dòng)導(dǎo)軌SHS型，重負(fù)荷，高剛性型：THK使用壽命長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期間免維護(hù)運(yùn)行?；覊m少、低噪音、音質(zhì)高清。不管運(yùn)用何種安裝方式都能實(shí)現(xiàn)順暢運(yùn)動(dòng)，吸收能力卓越。

另外還具有維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便、機(jī)械設(shè)計(jì)高效化、節(jié)能效果大、設(shè)備的生產(chǎn)效率增高、機(jī)械的高精度化、總成本低等特長(zhǎng)。容許負(fù)荷大以及高剛性、吸收安裝面誤差的精度平均化效果、采用DF 結(jié)構(gòu)而具有出色的誤差吸收能力、能長(zhǎng)期維持高精度、容許負(fù)荷大、在所有方向上都具有高剛性、定位精度高、具有出色的高速性、可用于各種各樣的環(huán)境、能無(wú)間隙輕快地運(yùn)動(dòng)、其結(jié)果是直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向面所要求的功能。

5.保證兩條直線導(dǎo)軌的平行度

若要使兩條直線導(dǎo)軌保證平行度，比如兩條長(zhǎng)2985的直線導(dǎo)軌，就可以采取在水平方向上，同時(shí)刮研兩個(gè)導(dǎo)軌安裝基面的方法，保證導(dǎo)軌安裝的平面度；平行方向上相對(duì)比較麻煩，一般是先將一根導(dǎo)軌安裝的側(cè)面做為基面，再調(diào)整另一根?；虬惭b基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌，最好先用激光準(zhǔn)直儀，調(diào)整一下軌道的真直度?；鶞?zhǔn)導(dǎo)軌調(diào)整好了，再安裝從動(dòng)側(cè)的導(dǎo)軌，從動(dòng)側(cè)的導(dǎo)軌就可以直接用千分表測(cè)平行度了，最后用一塊板安裝在兩根導(dǎo)軌上，測(cè)行走的真直度。

結(jié)語(yǔ)：滾動(dòng)直線導(dǎo)軌定位精度高，可提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)高速度和運(yùn)動(dòng)高度。研究滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的應(yīng)用技術(shù)，對(duì)其承載區(qū)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，有利于改進(jìn)技術(shù)，延長(zhǎng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的使用壽命。另外加強(qiáng)對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌承載區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)系統(tǒng)的建立和完備，也是延長(zhǎng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副使用壽命的有效途徑。探討滾動(dòng)直線導(dǎo)軌承載區(qū)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)床整體性能的保護(hù)和管理具有很大的意義。擁有優(yōu)良性能的設(shè)備和先進(jìn)的檢測(cè)儀器，對(duì)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)都將提供前提條件，因此，提高滾動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的探究技術(shù)，完善監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的建立具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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