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機(jī)床采用矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌還是直線導(dǎo)軌?不管怎樣，機(jī)床制造業(yè)中多數(shù)人贊同用途是決定性因素。現(xiàn)在, 涉足機(jī)床領(lǐng)域的人都了解矩形滑動(dòng)與直線導(dǎo)軌之間的區(qū)別?，F(xiàn)實(shí)情況是，每當(dāng)提到矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌，人們會(huì)聯(lián)想到大型機(jī)床-那種剛性良好，用一把刀緩慢地在大尺寸工件_上作深切削的機(jī)床;另一方面，直線導(dǎo)軌暗示的是高速、負(fù)載較輕的機(jī)床。但不論對(duì)那種導(dǎo)軌來說，考慮的著眼點(diǎn)是相同的，那就是速度、剛性和負(fù)載。
從傳統(tǒng)的矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾子鏈、到直線導(dǎo)軌與液體靜壓導(dǎo)軌。 決定采用哪種系往往是一大難題。"根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 研究指定用途,工程師們會(huì)提出這樣一些問題,如機(jī)床將承受的是何種負(fù)載要求的阻尼值是多少,以及要求的移動(dòng)速度是多少之類。”一臺(tái)特定機(jī)床甚至可能需要多種導(dǎo)軌也許更有利，如果對(duì)速度更加關(guān)注,則可以慮直線導(dǎo)軌。認(rèn)為導(dǎo)軌系統(tǒng)無所謂對(duì)錯(cuò),只要它與用途相適應(yīng)就好。”
按該看法，如果機(jī)床發(fā)生沖撞，直線導(dǎo)軌可能更容易受到損壞。這時(shí)在導(dǎo)軌系統(tǒng)滾珠或滾子內(nèi)能發(fā)生表面下的破碎，最終使導(dǎo)軌無法使用.而滑動(dòng)導(dǎo)軌有助于減少此類損壞，因?yàn)樗鼈兘佑|面積大.短形滑動(dòng)導(dǎo)軌一-旦損壞，其修復(fù)難度也大.與矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌為達(dá)到精密匹配需磨削頂板與底面要求相比，直線導(dǎo)軌裝配時(shí)需做的表面準(zhǔn)備工作較少.
“直線導(dǎo)軌不是一 種萬能解決方案，但對(duì)速度而言它是一 個(gè)不錯(cuò)的方案，機(jī)床制造者都圍繞著移動(dòng)速度來推動(dòng)，不過，較大型機(jī)床可能要求更堅(jiān)固的系統(tǒng)。”另一-方面，結(jié)實(shí)的摩擦支承系統(tǒng)，象矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌,可能存在爬行問題這會(huì)影響園弧插補(bǔ)。
為了加工一個(gè)圓,機(jī)床的坐標(biāo)軸沿某一-方 向移動(dòng),緩慢降速,再沿相反方向進(jìn)給。在這種方向改變過程中有一速度零點(diǎn)。
短形滑動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差別。在用鋼球檢棒測(cè)試中這表現(xiàn)為“突然停頓”，或加工精度的降低。“滾動(dòng)接觸支承， 對(duì)大多數(shù)零件都能消除這種現(xiàn)象。”.他提到每次滑動(dòng)接觸支承矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)，就會(huì)有靡磨損。隨著時(shí)間的推移,機(jī)床性能發(fā)生變化，精度開始降低。采用滾動(dòng)接觸支承(直線導(dǎo)軌)磨損明顯減小。
事實(shí)上，滾動(dòng)接觸支承制造商能精確決定一個(gè)支承能特續(xù)多 長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn)明顯磨損。直線系統(tǒng)的導(dǎo)軌， 與矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌及其滑動(dòng)件的較大面積比較,相對(duì)較小。
“最小的接觸面積，極大地降低了摩擦,從而使響應(yīng)更迅速，快移速度更高。”速度當(dāng)然，速度是影響導(dǎo)軌選擇的一個(gè)關(guān)鍵因素。這也就是一些制造商之所以致力于完善矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌和直線系統(tǒng)兩者速度的原因。例如， 50號(hào)錐孔的矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床，包括FA630臥式加工中心，速度象某些直線導(dǎo)軌機(jī)床一樣快，使用RULON, 一種具有爬行可能性最小的更致密的材料來代替TURCITE,作為矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌的配合面。
為進(jìn)一步降低表面阻力， 使用一種粘度更高的導(dǎo)軌潤(rùn)滑油，構(gòu)成3UM厚的油膜，只是以前用的油膜厚度的一半。這種由脈沖計(jì)量并有壓力存在的潤(rùn)滑油膜運(yùn)行到導(dǎo)軌全長(zhǎng)，而且只在快速送進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才供油。加速到最大的移動(dòng)速度幾乎是立刻完成.的，實(shí)際上不存在爬行，而且弓|起變形的熱量會(huì)很快消散。借助薄 油膜和RULON的組合，F(xiàn)A630的快移速度達(dá)到30M/MIN;其矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌提供的全長(zhǎng)定位精度為+ - 0.003MM,在所有軸行程上的重復(fù)定位精度均為+ - 0.002MM。
采取了另一條途徑,它使用 了可現(xiàn)場(chǎng)更換的在淬硬磨削的鋼導(dǎo)軌上運(yùn)行的循環(huán)流滾子支承獲得了比短形滑動(dòng)導(dǎo)軌更好的性能。這些導(dǎo)軌較寬且分開較遠(yuǎn)，以便在X軸全部行程上支承滑座與立柱，同時(shí)提供比正常矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌更高的移動(dòng)速度。一 個(gè)例子是臥式加工中心，快速移動(dòng)達(dá)到25M/MIN。但即使做了諸如此類的改進(jìn)，矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌仍存在局限性。例如，制造了一臺(tái)快速移動(dòng)達(dá)到7 5M/MIN的機(jī)床.技術(shù)認(rèn)為因受相關(guān)熱源的影響，采用矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌是無法達(dá)到這種速度的。
當(dāng)然，直線導(dǎo)軌,如同矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌一樣，也能移動(dòng)得比它們通常的速度更快。例如，THK美國(guó)公司,使用滾珠保持器,就可勉強(qiáng)獲得高于SHS LM導(dǎo)軌系統(tǒng)的速度。THK的JOHNWILSON報(bào)告說，根據(jù)負(fù)載，速度最高可達(dá)約5M/S。他解釋說,在循環(huán)式直線導(dǎo)軌的滑架內(nèi)，滾珠沿著滾道移向滑道，然后到達(dá)曲線回珠區(qū)。這種內(nèi)通道引|導(dǎo)鋼珠到達(dá)另- -曲線回珠區(qū)并返回到滾道。在THK系統(tǒng)內(nèi)，各個(gè)滾珠都置
于彈性材料的滾珠保持器或分離器內(nèi)。保持器使?jié)L珠保持均勻分布狀態(tài)通過承載區(qū)，回珠區(qū)和曲線區(qū)。這種安排避免了滾珠相互間的接觸，減小了磨擦，并提供了潤(rùn)滑油槽。所有這些都有助于提高系統(tǒng)的速度。
按照同樣的方法，機(jī)床配有整體式滑架體，并帶有直接向里注塑成形的塑性循環(huán)通道。這就減小了零件的數(shù)量和滾珠循環(huán)中的變換次數(shù)，從而使?jié)L珠移動(dòng)平穩(wěn)以達(dá)到高精度和高速度此系統(tǒng)安裝在梯形的導(dǎo)軌上，這種形狀在剛性方面優(yōu)化了滑架橫截面。
“采用滾珠支承直線導(dǎo)軌，加速與減速都很快。多數(shù)機(jī)床都有較高的快移速度，但在短距離移動(dòng)時(shí)，走過的距離不足以達(dá)到預(yù)期速度。”具有低爬行性能的直線導(dǎo)軌能使機(jī)床在短距離內(nèi)迅速提高速度。“然而， 不只是導(dǎo)軌，其它機(jī)床要素，象工作臺(tái)質(zhì)量，工件重量，伺服裝置尺寸和響應(yīng)能力，都對(duì)機(jī)床速度有影響。鋼性與負(fù)載在直線導(dǎo)軌機(jī)床剛出現(xiàn)時(shí)，采用現(xiàn)有的負(fù)前角硬質(zhì)合金刀具會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的固有振動(dòng)，它不能很好地與未成熟的設(shè)計(jì)互為補(bǔ)充。
" 現(xiàn)在,改進(jìn)了刀具和精細(xì)導(dǎo)軌的組合有助于生產(chǎn)出不僅花費(fèi)較少，速度高于前者,而且剛性更好。當(dāng)今的刀具切削都帶有剪切或剝離的作用，所以不會(huì)有強(qiáng)烈沖撞發(fā)生。再加直線導(dǎo)軌做得又低又寬，并且為了穩(wěn)定選擇了最佳布局。”HAAS自動(dòng)設(shè)備公司認(rèn)為，直線導(dǎo)軌在其鋼性方面曾受到不公正的批評(píng)。他說:“今天機(jī)械加工的99%，切削功率不到29.4KW。如果一個(gè)車間要進(jìn)行這種類型切削，那矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌可能顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，但根據(jù)我公司在機(jī)床上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)特別重型的切削，直線導(dǎo)軌能做得跟矩形滑，動(dòng)導(dǎo)軌-樣好。
對(duì)與直線導(dǎo)軌塊有聯(lián)系的剛性問題，提出了有意義的解決辦法:在軌道上有一段圓弧它以接近匹配的半徑容納滾珠.代替一個(gè)滾珠在平直軌道表面 上單點(diǎn)接觸,使多個(gè)滾珠表面與軌道接觸形成直列接觸。該公司做法的不同之處是使支撐面對(duì)面排列，所以不管加在這個(gè)導(dǎo)軌塊上的負(fù)載來自哪個(gè)方向，總是有2個(gè)接觸點(diǎn)。
在一個(gè)滑架內(nèi)4排滾珠之中，在任何給定時(shí)間只有兩排接觸軌道，保證有負(fù)載時(shí)另兩排不被卡住。承載的兩排有輕微變形，從而填充了更多的滾道空間。這有助于阻尼振動(dòng)。THK增加剛性的另一方法，是在系統(tǒng)內(nèi)使用更多的滑架塊-代替有4個(gè)導(dǎo)軌塊的兩條軌道，系統(tǒng)可以用6個(gè)導(dǎo)軌塊和兩條導(dǎo)軌運(yùn)行。但，更常見的增加剛性的做法是調(diào)整滑架內(nèi)滾珠直徑的尺寸，即所謂的預(yù)負(fù)載的方法。為了預(yù)負(fù)載，支撐制造商磨削滑架和軌道以在兩者之間建立一個(gè)特殊的尺寸的空間。裝入此空間內(nèi)的
滾珠或滾柱的尺寸將決定預(yù)負(fù)載的量值。使用大于此空間的滾珠或滾柱將使?jié)L動(dòng)體受到“預(yù)擠壓”或“預(yù)負(fù)載”，使它們少些彈性,多些剛性以頂住切削時(shí)產(chǎn)生的力。