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直线导轨和滚珠丝杆使用分析

摘要:直线导轨使用非常广泛但种类很多,如平面磨床,切片机、线切割、UV打印机等;也因工作条件的不同选用的直线导轨也是不同的,最适于精密测量仪器、半导体制造和检验设备、
      直线导轨和滚珠丝杆区别很大,虽然同属直线传动设备,但是其工作原理、要求以及使用范围都不一样,但两者的表现在直线传动方面表现却都非常出色。
       滚珠丝杆是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件,是由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。主要用于一些机床大型备雕刻机械等较为普遍,非常方便的把旋转的运动转换成直线运动用起来非常方便,从而减少整个设备在旋转方面的磨损大大降低。
        直线导轨使用非常广泛但种类很多,如平面磨床,切片机、线切割、UV打印机等;也因工作条件的不同选用的直线导轨也是不同的,最适于精密测量仪器、半导体制造和检验设备、非标自动化机械设备以及其他精密直线运动至为重要的应用场合等,因不同设备需要选择正确的导轨也是至关重要的。
滚珠丝杆的特性 
1、与滑动丝杆副相比驱动力矩为1/3
由于滚珠丝杆副的丝杆轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率.与过去的滑动丝杆副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杆副的1/3.在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杆副是用世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证.
3、微进给可能
滚珠丝杆副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给.
4、无侧隙、刚性高
滚珠丝杆副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杆内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强).
5、高速进给可能
滚珠丝杆由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
直线导轨的特性 
1、定位精度高使用直线导轨作为线性导引时,由于直线导轨的摩擦方式为滚动摩擦,不仅摩擦系数降低至滑动导引的1/50.动摩擦力与静摩擦力的差距亦变得很小,因此当床台运动时,不会有打滑的现象发生,可达到超高精密级(um)级定为精度。
2、磨耗少能长时间维持精度传统的滑动引导,无可避免的会因油膜逆流作用造成平台运动精度不良,且因运动时润滑不充份,导致运行轨道接触面的磨损,严重影响精度,而滚动导引的磨耗非常小,故机台能长时间维持精度。
3、使用高速度运动且大幅降低机台所需驱动马力由于直线导轨移动摩擦力非常小,只需较小动力便能让床台运行,尤其是在床台的工作方式为经常性往返运动时,更能明显降低机台点力损耗量,且因其摩擦产生的热度较小,可适用于高速运行。
4、可同时承受上下左右的负荷由于直线导轨特殊的束制结构设计,可同时承受上下左右方向的负荷,不想滑动导引在平行接触面方向可承受的侧向负荷轻,易造成机台运行精度不良。
5、组装容易并具互换性组装时只要铣削或研磨床台上导轨之装配面,并依建议之步骤将导轨,滑块分别特定扭力固定于机台上,既能重视加工时的高精度,传统的滑动导引,则须对运行轨道加以铲花,既费事又费时,且一旦机台精度良,又必须在铲花一次,直线导轨具有互换性,可分别更换滑块或导轨至是直线导轨组,机台即可重新获得高精密度的引导。
6、润滑结构简单滑动引导若润滑不足,将会照成接触面金属直接摩擦损耗床台,而滑动导引要润滑充足并不容易,需要在床台适当的位置钻孔供油,直线导轨则已在装置油嘴,可直接以注油枪打入油脂,亦可换上专用油管接头链接供油油管,以自动供油机润滑。
润滑 
1、有的直线导轨内置一定量的润滑脂,可以在一段时间里不用润滑,但大部分的线性导轨是需要润滑的。线性导轨的润滑和轴承比较类似,一般用粘度在100#以下的机械油即可。
      在润滑前要先分清是油润滑还是油脂润滑,如果是油润滑,可以在滑块和丝杠的油孔处加油嘴,做配管润滑,集中供油,需要油泵等。如果是油脂润滑,用脂嘴和脂线,拉到好加油的位置即可。至于润滑周期的话,如果机器运转不是非常频繁,周期一般是3个月内保养。润滑时,一般要把原有的脏油顶出去。
       而滚珠丝杆润滑时,因为丝杆螺帽里面的钢珠有一定的间隙。加太多油反有一定影响。润滑时,可以把螺帽转下来之后用棉签或者其它清理一下里面的脏东西就可以了。
       滚珠丝杆运转时,温度会影响到机械传动系统的精度,特别是高速且高精度的机械。影响滚珠丝杆温度升高的因素有预压力、润滑和预拉。
       预压力的影响:为了避免造成机械传动系统的任何失步,提高螺帽刚性是很重要的然而高提高螺帽刚性,必须使螺帽预压力达到一定水准。施加预压力于螺帽会增加螺牙的摩擦扭矩,并使工作时的温度升高。
       润滑的影响:润滑油的选择直接影响滚珠丝杆的温升,雷尼摩申的滚珠丝杆须采以油或者油脂其中一项的润滑,一般建议以轴承润滑油为滚珠丝杆油润滑,油脂则建议以锂皂基的油脂。油品黏度选用是依操作速度、工作速度以及符合情形来做选择。
      预拉的影响:滚珠丝杆温度升高时,热应力效应会使滚珠丝杆伸长,使丝杆的长度变得不稳定。其伸长量可借由预拉来补偿;过大的预拉会烧坏支撑轴承,若丝杆的直径超过50mm时也不适合做预拉,丝杆直径大就需要做预拉力,因此导致支撑轴承过热而烧坏。
温度对直线导轨的影响 
       若部件在130℃以上的高温下长期运行的话,就会降低直线导轨的使用寿命。不管是设备所处的环境高温,还是直线导轨在快速给进时的温度,都会让直线导轨处于异常的条件下,而高温同样会影响直线导轨的润滑剂。引起高温一般是由以下情况:
1、润滑剂选择不当,润滑不足或者过分润滑:有很多设备制造商觉得比较粘稠的润滑剂会使设备运行更长时间而不需要再次润滑.粘稠的润滑剂会使滑块和导轨的摩擦力增大,增加其内部温度,反之润滑剂太过稀疏也不行,这样会使得润滑剂更快的流失,蒸发,导致润滑不足,最后,导致高温,烧死。所以,一般都会强调设备制造商能定期对传动件进行保养,保证雷尼摩申导轨的寿命。

2、粉尘过大:一些设备使用的环境,因为粉尘过大,导致滑块滚动部位进入大量肉眼看不到的杂质,这样也会增加其摩擦系数,影响其预压以及间隙,严重时,会对滚动体造成腐蚀,最后导致卡死,电机烧死。

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