HIWIN直線導軌的應用技術(shù)
一，概述
直線導軌是1932年法國專利局公布的一項專利。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，直線導軌已經(jīng)日趨成為國際通用的一種支承及傳動裝置，越來越多被數(shù)控機床，數(shù)控加工中心，精密電子機械，自動化設(shè)備所采用，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。
直線導軌副一般由導軌、滑塊、反向器、滾動體和保持器等組成，它是一種新型的作相對往復直線運動的滾動支承，能以滑塊和導軌間的鋼球滾動來代替直接的滑動接觸，并且滾動體可以借助反向器在滾道和滑塊內(nèi)實現(xiàn)無限循環(huán)，具有結(jié)構(gòu)簡單、動靜摩擦系數(shù)小、定位精度高、精度保持性好等優(yōu)點。
直線導軌又稱精密滾動直線導軌副、滑軌、線性導軌、線性滑軌、滾動導軌，用于需要精確控制工作臺行走平行度的直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。
直線滾動導軌的作用是用來支撐和引導運動部件，依靠導軌兩側(cè)兩列或四列滾珠循環(huán)滾動帶動工作臺按給定的方向平穩(wěn)移動做往復直線運動。
依按摩擦性質(zhì)而定，直線運動導軌可以分為滑動摩擦導軌、滾動摩擦導軌、彈性摩擦導軌、流體摩擦導軌等種類。
二, 直線導軌的特點
1、定位精度高，容易獲得高度的行走精度
直線滾動導軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機床定位精度設(shè)定到超微米級?；瑝K與導軌間的末制單元設(shè)計，使得線形導軌可同時承受上下左右等各方向的負荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計讓HIWIN的線性導軌有更平順且低噪音的運動，特別是球聯(lián)結(jié)器靜音技術(shù)synchmo-tion線性滑軌。
2、總成本低，降低機床造價并大幅度節(jié)約電力，節(jié)省能源效果大
采用直線滾動導軌的機床由于摩擦阻力小，特別適用于反復進行起動、停止的往復運動，可使所需的動力源及動力傳遞機構(gòu)小型化，減輕了重量，使機床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。
3、可實現(xiàn)無間隙輕快地高速運動
直線滾動導軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現(xiàn)機床的高速運動，提高機床的工作效率20～30%。
4、可長期維持機床的高精度
對于滑動導軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運動精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。
與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能?。疂L動面的摩擦損耗也相應減少，故能使直線滾動導軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計及使用維護方面都變得非常容易了。
5、所有方向都具有高剛性
滾動直線導軌的滑塊與導軌間為微間隙或負間隙，因此可以極大提高導軌的整體剛性和運動精度。
6、容許負荷大
滑塊和導軌緊密配合成一整體，剛性大，四方向等負荷，因此具有較大的負荷承載能力。
7、維護保養(yǎng)簡便
HIWIN創(chuàng)新設(shè)計的E2自潤模塊產(chǎn)品結(jié)合可拆換式的概念，使得直線導軌可延長其維護周期。E2自潤模組具有節(jié)省成本、清潔環(huán)保的特色，安裝靈活、拆裝方便且易于維護，透明油箱設(shè)計可隨時檢視油量，并可選用相應的潤滑油?？稍谔厥猸h(huán)境如粉塵、惡劣天氣和用水環(huán)境下使用。HIWIN E2自潤模組不但可以增進使用者維護上的便利性，而且其模組化的設(shè)計更可以讓客戶直接購買E2自潤模組套件安裝到滑塊上，即可達到潤滑零件的功能。
8、機械設(shè)計高效率化
因滾動直線導軌里的鋼珠產(chǎn)生彈性變形而吸收安裝面誤差從而可以降低導軌安裝基礎(chǔ)面的平整度要求，降低機械加工成本。
線性導軌具有將安裝導軌的基礎(chǔ)加工及組裝時產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進行吸收的特點。因此采用直線導軌可以大大提高機械設(shè)計的效率。
三, 直線導軌的合理選用
1, 常用結(jié)構(gòu)
按照滾珠在導軌和滑塊之間的接觸牙型對直線導軌副進行分類，主要有歌德式（Gothic Type）牙型和圓弧式牙型（如圖一所示）。
歌德式也稱作兩列式，圓弧式也稱作四列式。由于圓弧式牙型其接觸角（垂直于回轉(zhuǎn)軸線的直線與滾珠中心和溝槽接觸點連線的夾角）在傳動中易變動，產(chǎn)生間隙與側(cè)向力變動，安裝容易。而歌德式牙型其接觸角能保持不變，剛性也比較穩(wěn)定。一般而言直線導軌的常用結(jié)構(gòu)以這兩種類型為主。兩者主要區(qū)別如下表所示。
2、 主要性能指標
通常，直線導軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負載能力和預期壽命選用。但由于直線導軌的壽命分散性較大，為了便于選用直線導軌副，必須先清楚以下幾個重要概念。
額定壽命：所謂額定壽命是指一批相同的產(chǎn)品，在相同的條件及額定負荷下，有90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達到的運行距離。直線導軌副使用鋼珠作為滾動體的額定壽命，在基本動額定負荷下為50km。
基本動額定負荷（C）: 所謂基本動額定負荷是指一批相同規(guī)格的直線導軌副，在負荷方向和大小均等的狀態(tài)下，經(jīng)過運行50km后，90%的直線導軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞（剝離或點蝕）時的***高負荷?；眷o額定負荷(Co): 所謂基本靜額定負荷是指在負荷方向和大小均等的狀態(tài)下，在受到***大應力的接觸面處，鋼珠與滾道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬分之一時的靜負荷。
由于在機械加工方面的精度要求愈來愈高，使得對加工機械上的重要零組件直線導軌的精度等級劃分也越來越細。精度等級：一般直線導軌副的精度分為普通級、高級、精密級、超精密級和超高精密級五種。主要檢測指標一般有三個，一是滑塊C面對滑軌A面的平行度，二是滑塊D面對滑軌B面的平行度（如圖二所示），三是行走平行度，所謂行走平行度是指將直線導軌固定在基準座平面上，使滑塊沿行程行走時，導軌與滑塊基準面之間的平行度誤差。
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