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机器是使用矩形导轨还是直线导轨

2020-11-17 22:03:09


机器是使用矩形导轨还是直线导轨?无论如何,机床制造业的大多数人都认为使用是决定因素。目前,所有涉足机床的人都知道矩形滑动和直线导轨的区别。事实上,无论何时提及矩形导轨,人们都会联想到大型机床——一种刚性很好的机床,用一把刀子在大型工件上做深切切削;而直线导轨则意味着高速、轻载的机床。但是,无论对于哪种轨道,关注的重点都是相同的,即速度,刚度和载荷。


由传统的矩形导轨、滚子链条,到采用液体静压的直线导轨。选择哪一个系统常常是一个很大的难题。”从经验来看,研究特定用途时,工程师们会问机床将承受什么负荷,要求的阻尼值是多少,要求的移动速度是多少等等。”如果一个特定的机床甚至需要多个导轨,也许更好一些,如果更注重速度,可以考虑直线导轨。提出轨道系统并不重要,重要的是它是否适合于实际使用。」


根据这个观点,如果机床发生碰撞,直线导轨可能更容易被损坏。此时导轨系统中的滚珠或滚柱内能发生表面下的破碎,使导轨不能使用。导轨由于有较大的触点面积,可以帮助减少这种破坏。形状短的滑轨一旦损坏,其维修也很困难。相对于矩形滑动导轨为了达到匹配需要磨削顶板和底面要求,直线导轨装配所需的表面准备工作较少。


线性导轨虽然不能解决所有问题,但对于速度来说却是个很好的解决方案,机床制造者可以用移动速度来驱动,然而,对于大型机床来说,需要更坚固的系统。而对于像矩形导轨的坚固摩擦支撑系统,可能存在爬行问题,从而影响园弧插补。要加工一个圆圈,机床的坐标轴必须沿着一个方向移动,缓慢下降,然后沿着相反的方向进行进给。这个方向的改变有一个速度的零点。


形状短的滑动导轨系统在静、动摩擦系数上存在差异。使用钢球检验时,这表现为“突然停顿”,或者是加工精度下降。”滚动式触点支撑,大部分零件都可以消除这一现象。每一次滑动接触支承的矩形滑动导轨移动时,都会产生靡磨损。机床的性能随时间而变化,精度也开始下降。使用滚动接触支承(直线导轨),大大减少了磨损。


实际上,滚动式接触支承制造商可以确定支承能特续多久而没有明显的磨损。与矩形滑动导轨及其滑动部件的大面积相比,直线系统的导轨相对较小。


极小的接触面积,可以大大减少摩擦,因此反应速度更快,移动速度更快。毫无疑问,速度是影响导轨选择的关键因素。正因为如此,才有一些制造商致力于提高矩形导轨和直线系统的速度。举例来说,50号锥形孔矩形导轨的机床,包括FA630水平加工中心,其速度与某些直线导轨机床相当快,它使用RULON,一种更为致密的具有爬行可能性小的材料,替代TURCITE,作为矩形导轨的配合面。


为了进一步降低表面阻力,使用一种粘度较高的导轨润滑剂,形成3UM厚的油膜,只有以前使用的一半厚度。这是一种通过脉冲测量,并有压力存在的润滑油膜,它可以到达导轨的整个长度,并且只有当快速送进运动时才供油。加快到移动速度几乎可以立即完成,实际上并不存在爬行,导致变形的热能很快就会消失。利用薄油膜与RULON复合,FA630的快速移动速度可达30M/MIN;其矩形滑动导轨提供完整长度的定位精度为+-0.003MM,所有轴行程的重复定位精度为+-0.002MM。


采用可现场更换的循环流辊支撑,使淬硬研磨的钢导轨具有较短的滑移性,使钢导轨具有较好的性能。在X轴整个行程上,这些导轨宽阔且远离柱子,以支撑滑动座和柱子,同时提供比普通矩形滑动导轨更高的移动速度。例如水平的加工中心,其移动速度可达25M/MIN。但是,尽管像这样的改进,矩形导轨仍然有其局限性。举例来说,制造了一台能快速移动到75M/MIN的机床.技术认为,由于相关热源的影响,不能使用矩形滑动导轨来达到这个速度。


自然地,直线导轨,就像矩形滑动导轨一样,可以移动得比平时快。比如,美国THK公司,使用滚珠固定器,可以勉强达到比SHSLM导向系统更高的速度。根据负荷的不同,THK的JOHNWILSON报道速度可以达到5M/S。在循环式直线导轨的滑架中,滚珠沿滚道向滑道移动,然后进入曲线回珠区,他解释说。这个内径引导球到达另一个弯曲的回珠区,然后返回滚道。每个球体都放置在THK系统中弹性材料球体保持器或分离器内。通过承压区、回珠区和曲线区,保持球的均匀分布状态。这一配置避免了球之间的相互接触,减少了摩擦,并提供了润滑油槽。这一切都有助于提高系统速度。


根据相同的方法,机床具有整体式滑架,并具有直接内注射成型的塑性循环通道。这样减少了零件的数量,减少了滚珠圈内的变换次数,从而使滚珠圈运动平稳,达到高精度和高速度.这个系统安装在一个梯形导轨上,它从刚度方面优化了滑架横截面。


使用滚珠支撑的直线轨道,加速和减速都非常迅速。大多数机器都具有较高的快移动速度,但当短距离移动时,所经过的距离不足以达到预期的速度。直线导轨具有低爬行性能,可使机床短距离快速提高速度。”但是,不仅导轨,机床的其他因素,如台面质量、工件重量、伺服机构的尺寸和响应能力等,都会影响机床的速度。在直线导轨机床刚出现时,使用已有的负前角硬质合金刀具会产生强烈的固有振动,这种振动与未成熟的设计不能很好地互补。


目前,改进后的刀具和精细导轨的结合有助于生产,不仅成本低、速度快,而且硬度更好。如今,刀具切削都具有剪切或剥离作用,因此不会发生强烈的碰撞。加装直线导轨的宽度和宽度都做得很低,而且选择了的布局。HAAS自动化设备公司认为,直线导轨因其钢质特性而遭到过不公正的批评。“现在99%的机械加工,切削功率都不到29.4KW。若要在车间加工,可使用矩形导轨,但根据我公司在机床方面的实践经验,对于特别重的切削,可采用直线导轨,其精度可达到矩形导轨和动导轨的精度。」


对于与直线导轨块相关联的刚性问题,THK提出了有意义的解决方案:在轨道上有一段圆弧,它能在接近匹配的半径上容纳滚珠,而不是一个滚珠在平直轨道表面上的一点接触,使多个滚珠表面与轨道接触,形成直列接触。企业的做法不同,它将支撑物放在一个面上,所以无论在导轨块上加载的是哪一个方向,总有两个接触点。


滑架上的4排滚珠中,在任何给定的时刻,只有两排接触轨道,以确保在负载的情况下不会卡死另两排。承重两排稍有变形,可填满更多的滚道空间。这样可以抑制振动。另一种方法是THK增加刚性,在系统中使用更多的滑架部件-取代两条带有4个导轨块的轨道,系统可以使用6个导轨块和两条导轨。但是,通常的增加刚度的方法是调整滑架上的滚珠直径的尺寸,即所谓的预载荷法。为进行预负荷,支持制造商研磨滑架和轨道,以便在两者之间设置一个特殊尺寸的空间。安装在这个空间中的滚珠或滚柱的尺寸决定了预负荷的数量值。超过这个空间的滚珠或滚柱的使用,会使滚动体被“预挤压”或“预加载”,从而减少弹性,增加刚度来承受切削过程中产生的压力。



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