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軸承導軌知識之滾動直線導軌副的技術動向

來源:龍道軸承 發布時間:2019-04-11熱度: ℃
新型滾動直線導軌副的多樣化1.高速、高加減速滾動直線導軌副的開發近年來數控機床、機器人、電子機械裝置等各種機械的進給速度的高速化發展很快,已經提高了2~3倍,而這些機械...


     新型滾動直線導軌副的多樣化      1. 高速、高加減速滾動直線導軌副的開發      近年來數控機床、機器人、電子機械裝置等各種機械的進給速度的高速化發展很快,已經提高了2~3倍,而這些機械中使用的滾動直線導軌副的高速要求更高。外球面軸承適量的潤滑劑,安裝前不需清洗,不需補加潤滑劑,軸承內圈凸出端上的頂絲螺釘在軸上緊固時.允許的軸向負荷不得超過額定動負荷的20%。滾動直線導軌副實現高速、高加減速的基本要求:
  ①滾動體之間不接觸;
  ②潤滑性能提高,並有長期維持特性;
  ③整列滾動體光滑運動;
  ④冲击力小的循环机构。      基于以上要求,日本THK公司开发了SSR导轨副,它采用了以下技术:     (1)导轨副中采用了滚动体保持器,使滚动体均匀地排列,平稳地进行循环运动。这使得SSR导轨副具有噪声低、免维修、寿命长等特点,并且可进行300m/min的超高速直线运动。该导轨副实现了100m/min运动速度下噪声小于50dB,摩擦波动幅度减少到以往秋香的1/5。另外,通过了一次加油脂2ml,运行2800km的无负载试验。     (2)自润滑免维护装置。为了使滚动部件能长期稳定工作且保持其机能,润滑和免维护要求是十分重要的,为此,日本NSK公司开发了滚动直线导轨副使用的含有润滑油的树脂材料 ;固形油 ;的 ;KI系列润滑装置 ;装置中的密封件含有重量比为70%的润滑油,润滑油慢慢地溢出而维持长期润滑能力。      2. 滚柱式滚动直线导轨副的发展动向      滚柱式滚动直线导轨副有寿命长、刚性高和噪声小等主要特点。它分为O型和X型两大类,X型为德国INA公司开发的新秋香。      滚柱式滚动直线导轨副的发展动向主要是润滑问题。定期注油是必要的,然而装置复杂,成本高。为此,日本Memuson公司独立开发了毛细管状的润滑体安装在滑块体内,可以实现5年或2万km的行程而不需维护。而日本THK公司研制的QZ润滑器包含具有纤维网及密封件的油池,也使导轨副的润滑达到长期免维护的技术要求。      3. 带磁栅测量系统的滚动直线导轨副      Schneeberger公司开发了名为 ;monorail ;的滚动直线导轨副,它把直线运动的导向功能与磁栅—数显的位移检测功能合二为一。磁化钢带粘贴在导轨的侧面,而拾取信号的磁头则与导轨副的滑块固定并与之同步运动。磁栅测量系统的最小分辨率为0.001,精度为0.005,最高移动速度为3m/min。导轨最长可以达3000mm,每50mm设一个参考点。 ;Monorail ;滚动直线导轨副具有以下特点:
  ①結構緊湊,易于安裝,占用空間小;
  ②由于測量系統裝在導軌體內,顯著地減小了誤差,提高長度測量的准確性;
  ③把磁柵密封在導軌體內,從而增加了測量系統的抗幹擾能力。帶座軸承清洗将轴承拆下检查时,先用拍照等方法做好外观记载。另外,要供认剩余润滑剂的量并对润滑剂采样,然后再清洗轴承。帶座軸承是润滑脂密封型深沟球轴承和各种形状的轴承座组合而成的高精度组件秋香。轴承组件可以通过几个螺栓直接安装到机械装置的主体上,具有调心功能,能够进行润滑脂的补充等,是一种安装使用都非常简便的秋香。      4. 微型导轨副的开发      针对医疗、半导体制造及计量装置,THK公司开发了导轨宽度分别为1m
  M、2m
  M、4mm等3個型號(長度100mm)標准秋香,具有以下特點:
  ①超小型:LM導軌副系列中斷面尺寸最小的、可靠性高的超微型秋香。它滿足設備重量輕、省空間的要求;
  ②低滾動阻力;
  ③能承受所有方向的載荷;
  ④出色的耐腐蚀性:LM导轨及滚珠均使用马氏体不锈钢,耐腐蚀性出色,最适合使用于医疗器械及清洁车间中。      更加个性化的的研发      1.  高精度化技术的发展     (1) ;过渡曲线 ;的优化设计。      日本学者通过试验发现滚动直线导轨副纲球循环回路的设计直接影响到进给运动中的高频振动及动摩擦力的变动,动摩擦力的变动频率与钢球直径有关,表明钢球在进出工作滚道中产生了冲击摩擦力。      笔者对滚动直线导轨副滑块循环回路过渡曲线形式进行了探讨,以给定间隙的方法,钢球循环回路采用圆弧形凹圆柱面沟槽,每个圆柱面的中心线(即砂轮中心轨迹线)采用多段单、双圆弧样条曲线,并对其进行优化。使纲球载荷变化平稳连续无突变,减小了冲击,从而减小了动摩擦力高频振动幅值,对于提高精密直线进给精度具有重要意义。     (2)导轨安装螺孔的节距及螺纹孔的沉孔深度对导轨的下沟槽的精度影响。      为了适应各种机床对导轨的冲击,满足工作稳定的需求,提高吸震作用,合理的设计导轨副安装联接螺栓疲劳强度是必要的。日本NSK公司通过试验,在不同的螺孔安装节距及螺纹孔的沉孔深度的情况下,对导轨下沟槽变形量进行了测量。                可见导轨安装螺孔节距及螺纹孔的沉孔深度对导轨的下沟槽的精度影响较大,选择合适的导轨安装螺孔的节距及螺纹孔的沉孔深度,对提高滚动直线导轨副的精度是非常重要的。     (3)超精密定位装置的研究。二见茂通过实验研究,由滚动直线导轨副和直线电机组成的进给装置实现了1nm级的超精密传动。同时从理论上分析了滚动直线导轨副在微小位移时的非线性特性为由滚动直线导轨副组成的精密传动装置的设计提供了依据。      2. 直线运动单元      直线运动单元实现了将直线运动平台模块化、标准化,而使用者可以根据作业内容的需要选择适当的型式及行程,组成不同的结构。直线运动单元多用于自动化与精密测量中,如XYZ多轴平台、自动装配与运送系统、半导体制造设备及光电秋香等。      直线运动单元连续使用环境温度可达80℃,短时运行温度可达100℃。如果所有的力和力矩均在直线运动单元的最大值以内,则其原则上可安装在任何位置。直线运动单元的进给速度最高达60~90m/min,加速度0.6~2.0g,定位精度达到20~25 。而未来取代直线驱动的直线电机,其进给速度可80~200m/min,加速度1~10g以上,定位精度可达0.5~0.005 (甚至更高)。这样,对于配套使用的滚动直线导轨副提出了更高的要求。      3. 互换性导轨系列      为了满足客户对交货期要求,加速资金周转降低成本,互换性秋香的秋香是最佳方式,也就是说可将导轨和滑块分别制造、库存,对应定货合同可以从库存标准品中组织装配做到短期交货,另外,互换性秋香对客户的维护更换也十分方便。为了达到互换性要求,首先必须精确加工测量沟槽位置尺寸,提高导轨、滑块的加工精度,另外要加强半成品库存管理,建全电脑管理体系。更加趋向环保的绿色化设计      1. 滚动直线导轨副的噪声问题得到了较好解决      Yamata 等人研究证明滚动直线导轨副的噪声产生的主要原因是滚动体与端盖、滚道之间的碰撞。对于在100~20 000HZ范围内的声压级,通过装入较轻的陶瓷球(Si5 N4)可以降低。通过实测当运动速度在0.3~1.17m/s范围内,钢球滚动体的噪声为60.0~76.9dB,而陶瓷钢球的噪声为55~71dB,平均降噪为4.5 dB。      2. 面对绿色环境保护的要求      半导体、液晶制造设备对绿色环境要求极高,这样的环境下,滚动直线导轨副使用真空氟素润滑剂,因为氟素润滑剂粉尘的发生量极少。但是氟素润滑剂的耐久性及防锈能力不高,高速运行时阻力增大,由于以上原因低发尘的润滑剂和KI系列组成的密封润滑件的使用可以得到真空润滑剂同等的特性。      为了实现绿色环保的要求及各种各样的使用要求,防锈能力提高是十分重要的。比如,不锈钢导轨副,采用马氏体系不锈钢材料,具有与一般标准导轨副相同的额定载荷等机能。以防锈和防止光反射作用必须对导轨副进行表面处理。从防锈机能,耐久性,成本各方面出发,推荐采用镀黑铬的电解防锈黑色膜表面处理技术。还可以用氟化低温喷镀方法涂上一层氟素树脂涂料,使防锈性能进一步提高,在医药、食品机械中可以广泛使用。
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