高速直线导轨3 _5 g9 [! k* ^# \+ H
* p4 m7 [' ^. ^7 e
直线运动，在我们的日常生活环境和工作环境中几乎无所不在。从工业技术的角度来看，直线运动有如下几个衡量指标：刚性，精度和速度；不同的应用场合，对直线运动有不同的要求；比如机床行业，对直线运动的主要要求是刚性和精度，用来实现精密的运动轨迹控制；自动上下料，对直线运动的主要要求是速度和刚性，用来实现快速的点到点的点位控制，这就需要用到高速直线导轨。
目前，全世界范围内，用来实现直线运动的直线导轨，主要是滚珠直线导轨和滚轮直线导轨。滚珠直线导轨，主要应用在高刚性和高精度的应用场合，比如机床行业；而滚轮直线导轨，主要应用在要求高速的工厂自动化项目中，其最高线速度可超10m/s，是高速直线导轨的典型代表。
一：滚轮直线导轨的高速特性：
在很多工厂自动化的项目中，并不需要机床行业要求的高刚性和高精度，要求的是适当精度和刚性条件下的高速度，滚轮直线导轨就非常适合这种应用。HEPCO滚轮直线导轨是通过V型轴承在V型导轨面上，或者外球面滚轮轴承在方型导轨面上滚动实现的高速直线运动；滚轮直线导轨在自动上下料，桁架机械手等工厂自动化的项目中得到了广泛的应用：3 T0 y, h& P$ f! h4 ] w7 k/ R
+ N/ w: O. O4 m+ N2 g5 g+ _; e+ r3 d) D+ Q! o
3 R8 S; L* G8 r& ]
$ `. F C* A/ r
HEPCO高速直线导轨的如下特性，使得其适合线速度超10米每秒的高速应用：
1 滚轮轴承的精度等级为P4，有些精度指标达P2，游隙得到了精确的控制，确保滑块高速运行时的平稳性。' ^4 N: i. ] Z: Y, X6 e/ j
/ o8 m9 q! n6 w8 B6 R8 Z) X2 滚轮轴承外圈的V型槽面或圆弧滚道面，经过表面淬硬，硬度达HRC60；导轨表面也经过表面淬硬，硬度达HRC60；这样可确保高速运行情况下，导轨的长使用寿命。
: C/ e- D( B5 A$ n/ W' \1 q4 @
- `/ D+ l- J$ f7 L1 P& h' ]; K' p- e
# i7 t$ D: n' d: @) @, m: d) `& [
3 导轨采用了表面淬硬工艺，芯子依然是软的；所以导轨的刚性和韧性得到了很好的平衡。适合频繁加减速的高速应用。
4 滚轮轴承采用了精密的密封工艺和高品质的润滑脂，高速运行时，滚动体和滚道之间的润滑依然充分，并进行了良好的散热；这样才可保证滚轮轴承的终生免维护。
5 滚轮轴承和导轨之间的滚动，是在开放的空间中进行的，而不是在一个密闭的小空间里进行的，这很好地解决了高速运行时的散热问题。
基于同样原理的滚轮圆弧导轨，同样具有优秀的高速运行性能，最高圆周运行线速度可超5米每秒：
4 T* U8 J! i, i4 S! N2 \
2 @' z! y& j) M, d! @. D
2 }8 Y8 p9 G/ b: S! a4 z3 M1 G6 d4 r7 v) h% M# X+ l
二：滚珠直线导轨的高速应用适应性：
滚珠直线导轨，不是很适合高速应用，如下是从产品设计的角度出发的分析：
滚珠直线导轨的滚动导轨副具有传动效率高，承载能力和动静刚度均较高的特点，故广泛应用于各行各业。导轨和滑块的圆弧滚道均经过淬火和精磨；钢球从导轨和滑块的承载滚道通过后，进入反向器的卸载滚道，从而实现钢球的无限循环运动和滑块的往复直线运动，如下图所示：
0 e% E$ b8 P9 h& T- R1 A
0 P/ U5 R( }: a0 A2 J W5 u, D9 N
4 F* a8 g* a/ C/ Y6 l
! T4 ]/ B/ s9 D7 c; M5 y
滑块快速移动时，钢球从承载滚道进入方向器，然后再进入滑块的反向孔中。钢球在反向器中的运动，沿着180度的半圆弧运动，不停地改变运动方向，直到最后完全实现反向运动；反向孔的壁不停地施加阻力于钢球上，促使其改变运动方向。不管速度快慢，钢球一直对反向器有冲击。如果速度很快，那对方向器的冲击就会太大，不但反向器的损耗加快，而且会产生很大的噪音。
' q) X; x+ S" B4 D
* J* H7 ^' O/ d1 G$ X) v X: F钢球和导轨间的接触角为45度，故钢球运转时的自转轴线的空间方向不断变化，无定向规律可循；根据理论力学原理，这种运动会产生陀螺力矩，陀螺力矩将使钢球沿着滚道滑动。高速运动时，这种滑动效应非常显著，会产生很大的滑动摩擦力，噪音将非常巨大，滚道的损耗将加快。
! K( c4 m1 W4 X; j ]0 r: `9 A" L+ y. z$ L
高速应用时，散热是非常重要的。滚珠直线导轨的诸多滚珠，是在一个密闭的腔体里，在滚道上滚动的，不容易散热；散热不好，会导致滑块的预紧力变大，使得运行阻力加大甚至卡死。
# F- O( X6 ^ B8 Z, N6 z% t1 h% X( e+ G" o+ z* {6 Q; @
上述特点，使得滚珠直线导轨不是很适合高速的应用场合，除了损耗快之外，噪音还很大。
% J/ x9 Y/ e6 T* I! n
% M) ~% C ~4 ?6 i8 ^6 o
i9 s) [& |/ ?* ^: j, c9 i
楼主:
邋遢xy
楼主
发表于 2013-11-2 09:38:09
