機床線性導軌系統(tǒng)的運動設(shè)計
發(fā)布日期：2024-01-02
導軌系統(tǒng)使機床能夠?qū)崿F(xiàn)快速進給速度，當主軸轉(zhuǎn)速相同時，快速進給是線性導軌的特點。其有兩個基本組成部分：一個是起導向作用的固定部件，另一個是移動部件。因為其對于機床制造商來說是標準件，只需要加工出用于安裝導軌的平面并調(diào)整導軌的平行度即可。當然，為了機床的精度，對床身或斷柱進行少量的刮研和磨削是需要的。
線性導軌的運動部件和固定部件之間沒有中間介質(zhì)，而是旋轉(zhuǎn)的鋼球。由于旋轉(zhuǎn)鋼球適合高速運動，動摩擦因素小，準確度高，能滿足傳動部件的工作要求。其基本功能的固定元件（導軌）就像一個軸承圈，一個安裝鋼球的支架，形狀為“V”形，支架環(huán)繞導軌的頂部和側(cè)面。為了支撐機床的工作部件，一組導軌至少有四個支架。為了支撐大型工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個。
與平面導軌相比，線性導軌截面的幾何形狀比平面導軌復(fù)雜。復(fù)雜的原因是需要在導軌上加工凹槽，以方便滑動部件的移動。凹槽的形狀和數(shù)量取決于機床的要求，例如：同時承受線性力和傾覆力矩的導軌系統(tǒng)與只承受線性力的導軌進行比較，設(shè)計上有很大的區(qū)別。
當機床工作部件運動時，鋼球在支架凹槽內(nèi)循環(huán)，將支架的磨損分散到每個鋼球上，從而延長使用壽命。為了消除支架與導軌之間的間隙，預(yù)壓可以提高導軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)預(yù)壓。導軌與支架之間裝有鋼珠，其直徑公差為±20微米，以0.5微米的增量進行分選劃分，然后分別安裝在導軌上。預(yù)緊力的大小取決于作用在鋼球上的力，如果作用在鋼球上的力過大，鋼球承受預(yù)緊力的時間就會過長，導致支架運動阻力增大。為了提高系統(tǒng)的準確度和減少運動阻力，需要相應(yīng)的減小預(yù)緊力，為了提高運動精度和精度持久性，要求有足夠的預(yù)緊負數(shù)。
線性導軌系統(tǒng)的設(shè)計力求固定部件和運動部件之間有較大的接觸面積，這不但提高了系統(tǒng)的承載能力，而且使系統(tǒng)能夠承受間歇切削或重力切削產(chǎn)生的沖擊力，廣泛分散操作力，增加承載能力。為了做到這一點，導軌系統(tǒng)有多種凹槽形狀，代表性的有兩種。一種稱為哥待式，形狀為半圓的延長線，接觸點為頂點；另一種是圓弧形的，也可以起到同樣的作用。無論哪種結(jié)構(gòu)形式，目標只有一個，就是爭取旋轉(zhuǎn)鋼球有更大的半徑接觸導軌（固定部件）。
