滾動直線導軌承載區的運動探討及應用

摘要：直線導軌具有承載能力大、接觸剛性高、可靠性高等優點，被廣泛地應用在現代數控機床及各種鋼結構非標設備上。直線滾動導軌是其中一個重要組成部分，對設備整機的動態特性影響非常大，所以對直線滾動導軌的動態特性進行研究有很大的現實意義。本文通過對滾動直線導軌的工作原理、承載區運動分析、旋滾比及滾珠直線導軌的應用等方面來研究滾動直線導軌承載區的運動。

關鍵字：滾動直線導軌 承載區 運動

導軌中滾珠的運動情況很復雜，在滾動的過程中，還伴隨這滾動體滑動現象的發生。

滾珠在直線滾動導軌中運動時，如果接觸角不為是“0”，那么，滾珠就會發生的法線滑動，這種滑動繞接觸面，行成為自旋滑動。

1.滾動直線導軌原理及特性

以滾珠作為導軌與滑塊之間的動力傳輸界面，直線導軌在這個界面上可進行無限滾動循環的運動。將滑塊限制在導軌上，使得負載工作臺能沿導軌以高速度、高精度作直線運動。

滾珠直線導軌副組成零件包括：直線導軌、滾珠、滾珠滑座和相關循環零件等部件。它有更高的承載、負載能力。在高負載的情況下，仍可保持高精度的直線運動導向。由于其直線導向精度和機械效率高、可靠性和標準化程度好等特點，被廣泛應用于數控機床、自動化設備、測量儀器、印刷包裝機械、紡織機械、制藥機械、玻璃機械以及其他需要精密直線導向的領域。

它具有以下特性：由于滾動直線導軌在運動過程中產生的摩擦阻力比較小，在高速運動中就可以降低機器所需驅動力，所以所需動力源和動力機構就會小型化和簡便化，這樣不僅可以降低設備生產成本，還能節約電力成本；定位精度高，滾珠在滾道上滾動來完成滾動直線導軌運動，導軌的副摩擦阻力就很小，那么靜摩擦阻力的差值也不明顯，滾動直線導軌運動重復運動的精度就會很高，會很適合做高頻次的重復運動，它達到了提高運動精度的水平要求，達到平穩運動的標準；可同時承受上下左右方向的負荷，也可以承受搖動力、振動力、擺動力等負荷。在設計和制造的過程中，可以通過增加預加載荷的方法來增加阻尼，更好地達到抗振效果；組裝起來簡便、容易；互換性好，可以隨意更換滑塊、導軌，甚至整個滾動導軌副，便于調整；流體潤滑，構造比較簡單；使用壽命長。

2.分析滾珠的運動情況

滾動直線導軌副滑塊在運動過程中，由于兩物體接觸，在外力作用下會發生滑動或滑動趨勢，在接觸表面，會產生組織這一滑動現象發生的阻力，即為摩擦力。滾動直線導軌副產生的摩擦力會受到很多方面的影響，比如滾動直線導軌副的鋼球或滑塊溝槽的條件、由于不同參數，鋼球或滑塊在鋼槽中產生的形變差值等因素。摩擦而引起的發熱，會損壞導軌的潤滑性能，會引起溝槽狀態的變化，也就直接影響了接觸狀態和運動狀態。

3.滾動直線導軌副的安裝使用應用技術

安裝滾動直線導軌副時，首先要檢查裝配面，導軌的基準側面與安裝臺階的基準側面要相對一致。然后要檢查螺栓和螺孔的位置是否正確。固定螺釘，使導軌基準側面與安裝臺階側面相接，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備上有兩根SR45LA4KK+2985L型號直線導軌，安裝在兩根3140*130*25導軌座上。由氣缸推動平臺小車往復運動。導軌座焊接在3300*2000*20的整塊鋼板上。焊接時的應力和變形對直線導軌運行影響很大。另外平臺小車上負載兩個直徑1200mm打好卷的胎面約700公斤重需要連續24小時工作。3米長的導軌平直度有一點點誤差。運行時的阻力和直線導軌的損傷可想而知。所以導軌座要先進行去應力退火處理，退火前表面一定要去黑皮粗加工。焊接時采用分段焊接，不要滿焊。盡量減少加工后導軌座的變形。在安裝導軌時用u形夾頭，將基準側面、安裝臺階的基準側面相對設置并確保夾緊，然后固定螺栓、再按次序固定導軌。并檢查螺栓、螺釘是否擰緊。這樣的安裝方法既簡便又保證滾動直線導軌的運動更加精準。

4.HSR45LA4KK+2985L型號導軌的優點

HSR45LA4KK+2985L型號導軌具有運動精度高，爬行運動小的優點。

LM滾動導軌動摩擦與靜摩擦之間的差很小，幾乎不發生相對運動。球保持器型LM滾動導軌SHS型，重負荷，高剛性型：THK使用壽命長，實現長期間免維護運行。灰塵少、低噪音、音質高清。不管運用何種安裝方式都能實現順暢運動，吸收能力卓越。

另外還具有維護保養簡便、機械設計高效化、節能效果大、設備的生產效率增高、機械的高精度化、總成本低等特長。容許負荷大以及高剛性、吸收安裝面誤差的精度平均化效果、采用DF 結構而具有出色的誤差吸收能力、能長期維持高精度、容許負荷大、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境、能無間隙輕快地運動、其結果是直線運動導向面所要求的功能。

5.保證兩條直線導軌的平行度

若要使兩條直線導軌保證平行度，比如兩條長2985的直線導軌，就可以采取在水平方向上，同時刮研兩個導軌安裝基面的方法，保證導軌安裝的平面度；平行方向上相對比較麻煩，一般是先將一根導軌安裝的側面做為基面，再調整另一根。或安裝基準側的導軌，最好先用激光準直儀，調整一下軌道的真直度。基準導軌調整好了，再安裝從動側的導軌，從動側的導軌就可以直接用千分表測平行度了，最后用一塊板安裝在兩根導軌上，測行走的真直度。

結語：滾動直線導軌定位精度高，可提高機床的運動高速度和運動高度。研究滾動直線導軌的應用技術，對其承載區的運動情況進行分析，有利于改進技術，延長滾動直線導軌的使用壽命。另外加強對滾動直線導軌承載區內運動情況的檢測系統的建立和完備，也是延長滾動直線導軌副使用壽命的有效途徑。探討滾動直線導軌承載區的運動，對機床整體性能的保護和管理具有很大的意義。擁有優良性能的設備和先進的檢測儀器，對新產品的設計與研發都將提供前提條件，因此，提高滾動直線導軌運動的探究技術，完善監測管理系統的建立具有重大的現實意義。

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