直線導(dǎo)軌在機(jī)床中的作用及其主要性
直線導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌,當(dāng)運(yùn)動件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動時,承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌起支承和導(dǎo)向的作用,即支承運(yùn)動件和保證運(yùn)動件在外力(載荷及運(yùn)動件本身的重量)的作用下,沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動,擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載, 同時可以承擔(dān)一定的扭矩,可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動.
直線導(dǎo)軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)
THK直線導(dǎo)軌具備精細(xì)工件臺的導(dǎo)向技能,直線導(dǎo)軌的首要效果是支承和引導(dǎo)運(yùn)動部件沿著肯定的軌道運(yùn)動,這是工件臺完成直線軌道運(yùn)動的根底。 因是具有良好平衡性的4條排列,能施加足夠的預(yù)壓,簡單地就能使剛性增大。另外,對裝配螺拴及LM滑塊等的強(qiáng)度也進(jìn)行了強(qiáng)化設(shè)計,重負(fù)荷切削的機(jī)床中有著為數(shù)眾多的實(shí)際使用效果。
自動調(diào)整能力
由圓弧溝槽的正面組合(DF組合)所產(chǎn)生的自動調(diào)整能力之效果,即使給予預(yù)壓也能吸收裝置誤差,從而能得到高精度平滑穩(wěn)定的直線運(yùn)動。
遜色的耐久性
即使有預(yù)壓或偏負(fù)荷作用,都不會出現(xiàn)球的差動滑動,從而堅持平滑的滾動運(yùn)動。故具有出色的耐磨損性,能臨時間維持高精度。機(jī)床的工作部件移動時,鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動,把支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€鋼球上,從而延長直線導(dǎo)軌的使用壽命。為了消除支架與導(dǎo)軌之間的間隙,預(yù)加負(fù)載能提高導(dǎo)軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性,預(yù)加負(fù)荷的獲得。導(dǎo)軌和支架之間裝置超尺寸的鋼球。鋼球直徑公差為±20微米,以0.5微米為增量,將鋼球篩選分類,分別裝到導(dǎo)軌上,預(yù)加負(fù)載的大小,取決于作用在鋼球上的作用力。如果作用在鋼球上的作用力太大,鋼球經(jīng)受預(yù)加負(fù)荷時間過長,導(dǎo)致支架運(yùn)動阻力增大。這里就有一個平衡作用問題;為了提高系統(tǒng)的靈敏度,減少運(yùn)動阻力,相應(yīng)地要減少預(yù)加負(fù)荷,而為了提高運(yùn)動精度和精度的堅持性,要求有足夠的預(yù)加負(fù)數(shù),這是矛盾的兩方面。
滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌的現(xiàn)狀及技術(shù)動向
中國作為世界上最大的機(jī)床消費(fèi)國,制造業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個支柱產(chǎn)業(yè)。由于汽車工業(yè)的發(fā)展,對機(jī)床的速度和效率都提出了新的更高的要求。據(jù)了解,目前中國機(jī)床的數(shù)控化率發(fā)展很快。日本機(jī)床的數(shù)控化率從開始的40%提高到目前90%的水平,大約花了15年的時間,從中國現(xiàn)在發(fā)展的速度來看,如要達(dá)到目前日本的水平,估計不需要花費(fèi)這么多的時間,提高數(shù)控機(jī)床功能零部件的性能和質(zhì)量已經(jīng)成為中國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
為實(shí)現(xiàn)其高性能,中國生產(chǎn)的機(jī)床在驅(qū)動上使用高精度滾珠絲杠的比率有了很大的提高。目前機(jī)床采用的滾珠絲杠,有價格較低的國產(chǎn)的,也有精度較高的日本和歐洲等進(jìn)口產(chǎn)品。使用進(jìn)口產(chǎn)品往往是在那些對加工速度、精度、壽命及穩(wěn)定性方面有較高要求的機(jī)床。
隨著機(jī)床速度的提高,導(dǎo)軌的使用也由滑動向滾動轉(zhuǎn)化。在中國,由于機(jī)床速度較低及制造成本上的原因,滑動導(dǎo)軌的使用還占大多數(shù),但使用滾珠導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌的機(jī)床數(shù)量在急速上升。由于滾動導(dǎo)軌具有高速、長壽命、可加預(yù)壓、安裝方便等方面的優(yōu)點(diǎn),隨著對機(jī)床性能及數(shù)控化要求的提高,滾動導(dǎo)軌使用比率的提高是必然的趨勢。(1996年到2002年JIMT展會加工中心的移動速度 左豎軸 展出的臺數(shù),橫軸機(jī)床移動速度)要提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,就要提高機(jī)床的速度。
從1996年到2002年在日本國際機(jī)床展上展出的加工中心的速度統(tǒng)計數(shù)據(jù),Y軸是臺數(shù),X軸是快進(jìn)速度。在日本,機(jī)床的進(jìn)給速度每年都在刷新,明顯呈高速化趨勢。例如,速度為60m/min的機(jī)床,每年都在增加,這些機(jī)床都大量使用NSK的產(chǎn)品。在中國,已開始生產(chǎn)速度為60m/min的加工中心,由此,對高速滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的需求也會有快速的增加。
NSK從1916年開始開發(fā)制造軸承,已經(jīng)具有90年生產(chǎn)軸承和45年生產(chǎn)滾珠絲杠的歷史。最近幾年,NSK還開發(fā)出了高速靜音滾珠絲杠,高負(fù)荷滾子直線導(dǎo)軌,這將對中國發(fā)展高性能機(jī)床提供有力的支持。軸承制造技術(shù)是NSK的強(qiáng)項,以此滾動技術(shù)為基礎(chǔ),不斷開發(fā)生產(chǎn)滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、主軸單元以及幾乎使用于機(jī)床各個部分的所有滾動部件。在上個世紀(jì)80年代,在日本國內(nèi)機(jī)床業(yè)數(shù)控化的進(jìn)程中,NSK的精密軸承和精密滾珠絲杠擔(dān)當(dāng)了一個非常重要的角色。
在CCMT2006上NSK將展出一些先進(jìn)的產(chǎn)品。
在幾年前,日本國內(nèi)就開始生產(chǎn)速度超過100m/min的機(jī)床。為滿足其高速的需求,NSK開發(fā)了DN值達(dá)22萬(DN=軸徑x轉(zhuǎn)數(shù)),靜音、且?guī)в行碌臐櫥Y(jié)構(gòu)、新循環(huán)方式的BSS系列高速滾珠絲杠。
機(jī)床的高速化,高加減速度的要求,使得滾珠絲杠的負(fù)載不斷增加。為了滿足高速的要求,一般來講可選用大的導(dǎo)程滾珠絲杠,但是,選用大導(dǎo)程的滾珠絲杠會引起負(fù)荷能力不足、剛性不足的問題。NSK所開發(fā)的新BSS系列高速滾珠絲杠具有低噪音,低震動的特征。由于采用了新的循環(huán)方式,其DN值也就是軸徑和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積可達(dá)到22萬,比現(xiàn)有的產(chǎn)品提高1倍。而且,噪音可降低5到7個分貝。另外,由于不帶鋼球循環(huán)管,與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比較,螺母的外徑可以減小15%~30%。根據(jù)需要,還可加上高防塵密封蓋及免維護(hù)的自動潤滑元件K1。并有中導(dǎo)程和大導(dǎo)程許多規(guī)格,其產(chǎn)品得到了日本許多大型機(jī)床廠家的好評。
RA系列
20多年來,NSK主要致力于開發(fā)直線球?qū)к墶?/div>
在剛性方面,由于采用了FEN解析技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,使得其內(nèi)部變形達(dá)到最小,對于滑塊來講,其開口部的變形就小,從而確保了其達(dá)到最優(yōu)化的剛性。
最近幾年,中國的汽車行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。到2010年,中國國內(nèi)的汽車年產(chǎn)量預(yù)計可達(dá)1000萬臺之多。汽車行業(yè)的發(fā)展又帶動了其他行業(yè)的發(fā)展,其中注塑機(jī)的需求亦大幅度得到增長。注塑機(jī)的需求,不但在汽車行業(yè),在中國作為支柱產(chǎn)業(yè)的IT、半導(dǎo)體行業(yè)亦有大量的需求,并且對其產(chǎn)品提出了高精度、高性能、高效率的要求。注塑機(jī)專用絲杠――HTF系列就是應(yīng)這種需求發(fā)展起來的。
目前,在中國國內(nèi)生產(chǎn)的注塑機(jī)基本上是液壓式的。最近幾年,電動式注塑機(jī)在日本得到了急速的發(fā)展。電動式注塑機(jī)與液壓式注塑機(jī)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于驅(qū)動方式,電動式注塑機(jī)不是以液壓來驅(qū)動而是以伺服電機(jī)、滾珠絲杠來驅(qū)動的。到目前為止,在日本國內(nèi),電動式注塑機(jī)已占到注塑機(jī)總量的75%。根據(jù)本公司的調(diào)查資料,電動式對于液壓式的比率在逐年增加,電動式注塑機(jī)最大已做到了1000t。
液壓式注塑機(jī)向電動式注塑機(jī)轉(zhuǎn)化,主要需要進(jìn)行改造的部分是注塑部分和合模部分,其它還包括注塑嘴定位部、脫模部。其中注塑和合模部分要求很高的負(fù)荷承受能力,特別是注塑部分的滾珠絲杠,需把粘度較高的塑性材料以高速射出,并加以保持,以20~150mm的行程,以100~250mm/sec的比較慢的速度,在高負(fù)荷的狀態(tài)下,反復(fù)運(yùn)動。所以對于注塑部分的滾珠絲杠,要求能在小行程下運(yùn)動并具有良好的承受高負(fù)荷的能力是滾珠絲杠在設(shè)計上必須注意的。
由于注塑機(jī)的電動化,就對滾珠絲杠的承載能力提出了要求,為滿電動式注塑機(jī)的高負(fù)荷要求,NSK開發(fā)了處于世界領(lǐng)先水平的注塑機(jī)專用絲杠――HTF系列滾珠絲杠,目前在日本的電動式注塑機(jī)的市場占有率達(dá)80%。HTF系列大負(fù)荷滾珠絲杠的外形。
機(jī)床業(yè)與其他行業(yè)一樣,必須關(guān)注環(huán)保的問題,因此,在潤滑油的使用、廢油處理等方面有一定的限制。為此,NSK開發(fā)了可長期免維護(hù)的自動潤滑元件K1,可使用在軸承、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌上,并承諾可運(yùn)行5年或1萬km免維護(hù)。
NSK在世界各地設(shè)有4所技術(shù)研究中心(日本、美國、歐洲、中國),技術(shù)研究中心擔(dān)負(fù)著產(chǎn)品開發(fā)研究所需的評價試驗、壽命試驗和產(chǎn)品品質(zhì)的驗證等的任務(wù),具有世界一流的技術(shù)力量。技術(shù)研究中心對產(chǎn)品開發(fā)的研究成果,對生產(chǎn)的指導(dǎo)和產(chǎn)品品質(zhì)的管理起到了很大的作用,使得NSK的產(chǎn)品得到了客戶的充分信賴。
NSK以持有世界第一的滾珠絲杠市場占有率而自豪,軸承的市場占有率在日本國內(nèi)為第一,世界為第三,直線導(dǎo)軌的市場占有率為世界第三。滾珠絲杠在速度、精度等的主要技術(shù)參數(shù)上,在行業(yè)中處于最高水平,走在世界機(jī)床及產(chǎn)業(yè)水平的前端。
各種品牌的直線導(dǎo)軌也會隨之越來越多!