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直線導軌在機床上的工作模式

導軌系統使機床可獲得快速進給速度,在主軸轉速相同的情況下,快速進給是直線導軌的特點。直線導軌與平面導軌一樣,有兩個基本元件;一個作為導向的為固定元件,另一個是移動元件。由于直線導軌是標準部件,對機床制造廠來說.唯一要做的只是加工一個安裝導軌的平面和校調導軌的平行度。當然,為了保證機床的精度,床身或立柱少量的刮研是必不可少的,在多數情況下,安裝也比較簡單。




與平面導軌比較,直線導軌橫截面的幾何形狀,比平面導軌復雜,復雜的原因是因為導軌上需要加工出溝槽,以利于滑動元件的移動,溝槽的形狀和數量,取決于機床要完成的功能。例如:一個既承受直線作用力,又承受顛覆力矩的導軌系統,與僅承受直線作用力的導軌相比.設計上有很大的不同。




直線導軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質,而用滾動鋼球。因為滾動鋼球適應于高速運動、摩擦系數小、靈敏度高,滿足運動部件的工作要求,如機床的刀架,拖板等。直線導軌系統的固定元件(導軌)的基本功能如同軸承環,安裝鋼球的支架,形狀為“v”字形。支架包裹著導軌的頂部和兩側面。為了支撐機床的工作部件,一套直線導軌至少有四個支架。用于支撐大型的工作部件,支架的數量可以多于四個。




機床的工作部件移動時,鋼球就在支架溝槽中循環流動,把支架的磨損量分攤到各個鋼球上,從而延長直線導軌的使用壽命。為了消除支架與導軌之間的間隙,預加負載能提高導軌系統的穩定性,預加負荷的獲得.是在導軌和支架之間安裝超尺寸的鋼球。鋼球直徑公差為±20微米,以0.5微米為增量,將鋼球篩選分類,分別裝到導軌上,預加負載的大小,取決于作用在鋼球上的作用力。如果作用在鋼球上的作用力太大,鋼球經受預加負荷時間過長,導致支架運動阻力增大。這里就有一個平衡作用問題;為了提高系統的靈敏度,減少運動阻力,相應地要減少預加負荷,而為了提高運動精度和精度的保持性,要求有足夠的預加負數,這是矛盾的兩方面。




工作時間過長,鋼球開始磨損,作用在鋼球上的預加負載開始減弱,導致機床工作部件運動精度的降低。如果要保持初始精度,必須更換導軌支架,甚至更換導軌。如果導軌系統已有預加負載作用。系統精度已喪失,唯一的方法是更換滾動元件。




導軌系統的設計,力求固定元件和移動元件之間有最大的接觸面積,這不但能提高系統的承載能力,而且系統能承受間歇切削或重力切削產生的沖擊力,把作用力廣泛擴散,擴大承受力的面積。為了實現這一點,導軌系統的溝槽形狀有多種多樣,具有代表性的有兩種,一種稱為哥待式(尖拱式),形狀是半園的延伸,接觸點為頂點;另一種為園弧形,同樣能起相同的作用。無論哪一種結構形式,目的只有一個,力求更多的滾動鋼球半徑與導軌接觸(固定元件)。決定系統性能特點的因素是:滾動元件怎樣與導軌接觸,這是問題的關鍵。

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