导轨的结构3

信息来源于:滚珠丝杆 发布于:2023-01-06

2.转动导轨

在承导件和运动件之间放进一些转动体(滚珠、滚柱或滚针),使相配的两个导轨面不直接接触的导轨,称为转动导轨。

转动导轨的特点是摩擦阻力小,运动轻便灵活;磨损小,能长期保持精度;动、静摩擦系数差别小,低速时不易出现"爬行"现象,故运动均匀平稳。因此,转动导轨在要求微量移动和精确定位的设备上,获得日益广泛的运用转动导轨的缺点是:导轨面和转动体是点接触或线接触,抗振性差,接触应力大,故对导轨的表面硬度要求高:对导轨的外形精度和转动体的尺寸精度要求高。

(1)结构形式

滚珠导轨- V-平截面的滚珠导轨、双V形截面的滚珠导轨和圆形截面滚珠导轨。由于滚珠和导轨面是点接触,故运动轻便,但刚度低,承载能力小。常用于运动件重量、载荷不大的场合。

滚柱(滚针)导轨-滚柱导轨中的滚柱与导轨面是线接触,故它的承载能力和刚度比滚珠导轨大,耐磨性较好,灵活性稍差。滚柱对导轨的不平度较敏感,轻易产生侧向偏移和滑动,而使导轨的阻力增加,磨损加快,精度降低。滚柱的直径越大,对导轨的不平度越为敏感。

当结构尺寸受限制时,可采用直径较小的滚柱,这种导轨称为滚针导轨。滚柱导轨支承为标准部件,具有安装、润滑简单,调整防护轻易等优点。由于滚柱在封闭的滚道内转动,故可用于行程很大的导轨上。

2)转动导轨设计的一般题目

1)结构形式的选择:转动导轨按其结构特点,分为开式和闭式两种。开式转动导轨用于外加载荷作用在两条导轨中间,依靠运动件本身重量即可保持导轨良好接触的场合。闭式导轨则相反。滚珠导轨的灵活性最好,结构简单,制造轻易,但承载能力小,刚度低,常用于精度要求高、运动灵活、轻载的场合。滚柱()导轨刚度大,承载能力强,但对位置精度要求高。转动导轨采用标准转动轴承,结构简单,制造轻易,润滑方便。宜用于中等精度的场合。为了增加转动导轨的承载能力,可施预加载荷。这时刚度大,且没有间隙,精度相应进步,但阻尼比无预加载荷时大,制造复杂,本钱高。故多用于精密导轨。

2)选择长度:一般应在满足导轨运动行程的条件下,尽可能使导轨的长度短一些。为防止转动体在行程的极端位置时脱落,运动件的长度应为=l+2a+Smax/2

式中 L-运动件或承导件的长度,计算时取较短者的长度 (毫米)-支承点的间隔(毫米);a- 在极端位置时的余量;

采用循环式的转动导轨支承时,运动件的行程长度不受限制。转动体尺寸和数目:转动体直径大,承载能力大,摩擦阻力小。对于滚珠导轨,滚珠直径增大,刚度增高(滚柱导轨的刚度与滚柱直径无关)。因此,假如不受结构的限制,应有限选用尺寸较大的转动体。滚针导轨的摩擦阻力较大,且滚针可能产生滑动。所以尽可能不采用滚针导轨(特别是滚针直径小于 4 毫米时)当转动体的数目增加时,导轨的承载能力和刚度也增加。但转动体的数目不宜太多,过多会增加载荷在转动体上分布的不均匀性,刚度反而下降。若转动体数目太少,制造误差将会明显地影响运动件的导向精度。一般在一个转动带回上,转动体的数目最少为 12 个。经验表明:运动部件的重量,使滚柱单位长度上的载荷 4 公斤/厘米时;对于滚珠导轨,在每个滚珠上的载荷为 p23 (d) 12 公斤时,(d 为滚珠直径,毫米),载荷的分布比较均匀在滚柱导轨中,增加滚柱的长度,可减小接触应力和增大刚度,但载荷分布的不均匀性也增大。对于钢制摸削导轨,滚柱导轨和直径之比 d<1.5,对于铸铁导轨,//d 可增大些(滚柱直径一般不小于 6 毫米,滚针直径不小于4 毫米)

3) 转动导轨刚度及预紧方法:

a) 当工作台往复移动时,工作台压在两端转动体上的压力会发生变化,受力大的转动体变形大,受力小的转动体变形小。当导轨在位置1时,两端转动体受力相等,工作台保持水平:当导轨移动到位置1I时,两端转动体受力不相等,变形不一致,使工作台倾斜 a 角,由此造成误差。此外,转动体支承工作台,若工作台刚度差见下图,则在自重和载荷作用下产生弹性变形,会使工作台下凹(有时还可能出现波浪形),影响导轨的精度。

b) 为减小导轨变形,进步刚度,除公道选择转动体的外形、尺寸、数目和适当增加工作台的厚度外,常用预加载荷。

的办法来进步导轨的刚度。燕尾形转动导轨,用移动导轨板获得并控制预加载荷。试验证实: 随着过盈量的增加,导轨的刚度开始急剧增加,达到一定程度后,再增加过盈量,刚度不会明显进步牵引力随着过盈量增加而增大,但在一定限度内变化不大,过盈量超过一定值后,则急剧增加。因此,公道的过盈量应使导轨刚度较好而牵引力不大。

4)技术要求:导轨的质量取决于它的制造精度和安装精度,设计时应根据使用要求,制定出转动导轨的若干技术条件,下列项目和数据可供参考:

两导轨面间的不平度一般为 3 微米;

导轨不直度一般为 10-15 微米,精密的小于 10 微米。转动体的直径差,对于一般的导轨,全部转动体的直径差不大于 2 微米,每组转动体的直径差不大于 1 微米对于精密导轨,全部转动体的直径差不大于 1微米,每组转动体的直径差不大于 0.5 微米:滚柱的锥度在滚柱长度范围内,大小端直径差小于 0.5-1 微米:表面光洁度通常应刮研:25x25 厘米2内,其接触斑点为 20-25 个点,精密的取上限,一般的取下限。

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