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直線導(dǎo)軌具有低摩擦、使用方便的特點，一般被應(yīng)用在負(fù)載不是很大、運動速度比較高的場合。目前被廣泛使用在需要做各種直線運動的機(jī)器設(shè)備上。如何通過比較合理的計算獲取主要參數(shù)二選擇合適的直線導(dǎo)軌，對于機(jī)器設(shè)備的精度、壽命以及降低成本具有很重要的意義。
1.類型選擇
目前市場上直線導(dǎo)軌的生產(chǎn)廠家很多，各個廠家的型號命名和類型有所不同。中達(dá)PMI的直線導(dǎo)軌類型比較齊全，基本上可以完全覆蓋市場上的所有需求，其主要的類型有自調(diào)心全鋼珠重負(fù)荷型(MSA)、自調(diào)心全鋼珠低組裝型(MSB)、全不銹鋼微小型(MSC)、全滾柱重負(fù)荷型(MSR)、靜音鋼珠(柱)重負(fù)荷型(SME/R)。
直線導(dǎo)軌的選型主要是依據(jù)不同的導(dǎo)軌特點和設(shè)計要求進(jìn)行選擇，PMI直線導(dǎo)軌依據(jù)使用經(jīng)驗可以參照表1選擇。
表1 中達(dá)PMI直線導(dǎo)軌主要類型及適用設(shè)備
類型 | 適用設(shè)備 | | 類型 | 適用設(shè)備 |
自調(diào)心全鋼珠重負(fù)荷型(MSA) | 數(shù)控機(jī)床 | 全滾柱重負(fù)荷型(MSR) | 龍門設(shè)備
電火花設(shè)備 |
自調(diào)心全鋼珠低組裝型(MSB) | 產(chǎn)業(yè)機(jī)器
電子設(shè)備
測試平臺 | 靜音鋼珠重負(fù)荷型(SME)。 | 數(shù)控機(jī)床
工業(yè)機(jī)器人
醫(yī)療器械 |
全不銹鋼微小型(MSC) | 檢測機(jī)器
醫(yī)療器械 | 靜音鋼柱重負(fù)荷型(SMR)。 | 龍門設(shè)備
電火花設(shè)備 |
2.精度選擇
直線導(dǎo)軌的精度包括：
1.行走平行度(動態(tài)精度)。包括滑塊C面(上表面)相對滑軌A面(底面)的行走平行度，滑塊D面(滑塊側(cè)基準(zhǔn)面)相對滑軌B面(滑軌側(cè)基準(zhǔn)面)的行走平行度。
2.幾何尺寸精度。包括高度H的尺寸容許誤差，高度H的成對相互差(△H)、寬度W2的尺寸容許誤差、寬度W2的成對相互誤差(△W2)。精度具體含義如下圖1。
圖1 直線導(dǎo)軌的精度示意圖
精度等級根據(jù)誤差的容許范圍分為：普通級(N)、高級(H)、精密級(P)、超精密級(SP)、超高精密級(UP)，具體的相應(yīng)等級對應(yīng)的容許誤差值可以查閱PMI的相關(guān)樣本手冊。根據(jù)一般的使用經(jīng)驗給出數(shù)控機(jī)床的等級選擇參考。如表2所示。
表2直線導(dǎo)軌精度等級適用數(shù)控機(jī)床類型參考
| 機(jī)床類型 | 機(jī)床坐標(biāo) | 精度等級 | | 機(jī)床類型 | 機(jī)床坐標(biāo) | 精度等級 |
數(shù)控鏜銑床 | X/Y/Z | SP/P /P | 數(shù)控磨床 | X/Y/Z | SP/P/P |
電火花機(jī)床 | X/Y/Z | SP/P /H | 數(shù)控車床 | X/Z | P/P&H/H |
數(shù)控雕刻機(jī) | X/Y/Z | H/H/H&N/N/N | 普通機(jī)床 | X/Y/Z | H/H/H&N/N/N |
數(shù)控十字臺 | X/Y | P/H | 線切割 | X/Y | P/P&H/H |
3.滑塊載荷計算
在一般的設(shè)備上工作臺多采用4個滑塊的直線導(dǎo)軌來承載水平運動，4個滑塊承載的工作臺水平運動載荷受力情況如圖2所示。
圖2 滑塊工作臺水平運動載荷受力圖
如果還有其它類型的受力情況，可參閱PMI樣本手冊中的計算圖例說明。
4.預(yù)壓等級的確定
預(yù)壓力的大小決定了導(dǎo)軌的剛性大小，同時可以消除一定的滑塊徑向間隙，實驗證明預(yù)壓的效果可以提高未預(yù)壓時直線導(dǎo)軌的剛性2。8倍。PMI的直線導(dǎo)軌預(yù)壓等級分為：輕預(yù)壓（FC），中預(yù)壓（F0），重預(yù)壓（F1），超重預(yù)壓（F2）四個等級。正確的選定直線導(dǎo)軌的預(yù)壓力對設(shè)備的剛性具有很大的影響。根據(jù)一般的使用經(jīng)驗給出表3的預(yù)壓等級參考。
表3 預(yù)壓等級使用條件及應(yīng)用行業(yè)參考
| 預(yù)壓等級 | 使用條件 | 應(yīng)用行業(yè) |
輕預(yù)壓（FC） | 精度要求不高，滑動阻力小 | 產(chǎn)業(yè)機(jī)械、木工機(jī)械、數(shù)控雕銑機(jī) |
中預(yù)壓（F0） | 單軸、懸臂、高精度 | 電子設(shè)備、測量設(shè)備、直線機(jī)器人 |
重預(yù)壓（F1） | 沖擊大、高剛性、高負(fù)載 | 重載數(shù)控機(jī)床 |
超重預(yù)壓（F2） | 超高負(fù)荷、超重切削 | 超重型機(jī)械設(shè)備 |
5.按照壽命要求選擇
直線導(dǎo)軌的壽命L根據(jù)實際所承受載荷有所不同，一般可以根據(jù)滑塊的基本額定動負(fù)荷C和工作負(fù)荷P推算使用壽命，直線導(dǎo)軌的使用壽命會隨著使用運動狀態(tài)、滾動面的硬度與環(huán)境溫度的而變化，依據(jù)循環(huán)滾動體類型，選用圖3的鋼珠/鋼柱直線導(dǎo)軌壽命計算公式：
