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高速滚珠滚柱微型直线导轨副的开发

摘要:近年来数控机床、机器人、电子机械装置等各种机械的进给速度的高速化发展很快,已经提高了2~3倍,而这些机械中使用的滚动直线导轨副的高速要求更高。

1. 高速、高加减速滚动直线导轨副的开发

近年来数控机床、机器人、电子机械装置等各种机械的进给速度的高速化发展很快,已经提高了2~3倍,而这些机械中使用的滚动直线导轨副的高速要求更高。滚动直线导轨副实现高速、高加减速的基本要求:①滚动体之间不接触;②润滑性能提高,并有长期维持特性;③整列滚动体光滑运动;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产品的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公司开发的新产品。
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结构紧凑,易于安装,占用空间小;②由于测量系统装在导轨体内,显著地减小了误差,提高长度测量的准确性;③把磁栅密封在导轨体内,从而增加了测量系统的抗干扰能力。
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1mm、2mm、4mm等3个型号(长度100mm)标准产品,具有以下特点:
①超小型:LM导轨副系列中断面尺寸最小的、可靠性高的超微型产品。它满足设备重量轻、省空间的要求;
②低滚动阻力;
③能承受所有方向的载荷;

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。

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