直线导轨为何能达到高精度的定位精度?这里有一份超详细的介绍


  直线导轨为何能达到高精度的定位精度?这里有一份超详细的介绍

  直线导轨(TTW linear slider)可分为:滚轮直线导轨,圆柱直线导轨,滚珠直线导轨三种,是用来支撑和引导运动部件,按给定的方向做往复直线运动。

  这里我们介绍的是滚珠直线导轨。

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  图为直线导轨

  直线导轨有两个基本元件;一个是导轨作为导向的,为固定元件;另一个滑块是移动元件。

  直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质,而用滚动钢球。

  这是因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高。

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  图为直线导轨的结构图

  1、导轨的结构

  1.1 导轨根据沟槽形状分为,圆弧式沟槽和哥德式沟槽两类。

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  导轨系统的设计,力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积,这不但能提高系统的承载能力,而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力,把作用力广泛扩散,扩大承受力的面积。

  为了实现这一点,导轨系统的沟槽形状有多种多样,具有代表性的有两种,一种称为哥德式(尖拱式),形状是半圆的延伸,接触点为顶点;另一种为圆弧式,同样能起相同的作用。

  圆弧沟槽为两点接触,歌德式沟槽为四点接触。

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  左图为圆弧式,右图为哥德式

  1.2 导轨根据接触型式区分为,DF组合结构和DB组合结构。

  DF结构具有自动调心能力,可以吸收安装误差。

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  图为DF组合结构

  而DB结构的刚性较佳,可以用于受力较大的场合。

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  图为DB组合结构

  我们将DF与DB结构做个比较:

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  2、滚珠的运动形式

  机床的工作部件移动时,钢球就在支架沟槽中循环流动,把支架的磨损量分摊到各个钢球上,从而延长直线导轨的使用寿命。

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  图为滚珠的运动示意图

  滚珠滚动直线导轨都有一个共同的特点:滚道承力夹角为90°,因此,在导轨副的上下左右四方向上的承载能力是一样的,称之为“四方向等载荷型”。

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  1、定位精度高。与传统滑动引导轨道相比较,直线导轨的摩擦方式为滚动摩擦,滚动引导的康擦系数可降低到原来的1/50,由于摩擦力大大减少,动摩擦力与静摩擦力的差距变得很小。因此定位精度大大提高。一般合格的直线导轨定位精度能轻易达到百分毫米级,精密级的可以达到千分级即um级。

  2、摩擦系数小,磨损少能长时间保持精度。摩擦系数可低至0.002~0.003,再加之充分的润滑,故能长时间保持设备精度。

  3、高速度运动效率高。因摩擦系数较小,设备运行顺畅,故可以轻易实现高速运动,同时因耗损较少,传动比较高,故能大大降低能耗。

  4、负荷均匀,即能承受上下左右的载荷。直线导轨上清块与导轨件约束性设计,使得它能同时承受上下左右各个方向的负荷,大大方便设备的设计装配。

  5、同一性好,方便组装并兼具互换型。现代化规模生产,使得同一品牌同一型号的滑块导轨同一性大大提高,再加上装配工艺的提高和标准化流程,使得相同的滑块导轨具有很强的互换性。

  6、润滑简单,维护方便。滚珠与滑道间若润滑不充分,将会造成二者直接接触而导致金属表面摩擦受损,最终会导致设备精度下降、寿命缩短直至损坏,故后续维护和加强润滑十分必要。现代的导轨滑块表面基本上都经过防锈防腐处理,再加上摩擦力小,正常情况下不会产生异物,同时,导轨滑块结构简单明了,可以直接手工或自动注入润滑油/脂,维护保养非常方便快捷。