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舍弗勒丨INA直线导轨科普篇——INA导轨的直线度

发表时间:2023-09-14 17:57

INA直线导轨


在过去的很长一段时间,滑动导轨系统被用来实现机床的直线运动。由于这种系统的多种劣势,例如运行速度低、难以平衡间隙和磨损、运行平滑性不佳以及精度低,人们不得不寻找一种更理想的解决方案。  

  为了解决这些问题,应运而生的方案是滚珠引导系统,也就是现在大家熟知的直线导轨系统。




INA直线导轨是一种引导设备(或滑台)按照既定方向进行直线运动的零部件。直线度是限制实际直线相对于理想直线的变动量的一种形状公差。那么“直线导轨的直线度”是什么呢?

  其实,“直线导轨的直线度”是一个非常笼统的概念,具体来讲一般包含两个方面:滑轨自由直线度、INA导轨行走直线度。


滑轨自由直线度



滑轨自由直线度是指:安装前,自由状态下滑轨基准面的直线度。

在制造过程中,加工应力会导致滑轨翘曲的发生(图1)。另外,搬运和存储过程也或多或少对自由状态下的滑轨直线度有影响。所以,这个翘曲量有大有小。

图1-自由状态下滑轨直线度测量示例


导轨自由状态下的直线度

  对INA直线导轨自由直线度有要求时(比如安装面的刚性比导轨弱的场合),需要特殊出图对应。

  一般情况下,即使直线度差,一个大弯曲的轮廓会比较好,通过安装可以矫直。需要注意的是,如果极端地控制自由状态下滑轨的直线度的话,经过修正工序,会产生很多小弯曲,安装的时候反而难以获得比较好的直线度。


导轨行走状态下的直线度

  INA导轨行走直线度是指安装后,滑块在滑轨上行走轨迹的直线度。

  未安装前,INA导轨的行走直线度近似等同滑轨自由直线度。通过安装,可以大大提升实际使用时的行走直线度。这是因为,在轨道槽研磨加工时,滑轨是被固定在精度非常好的安装面上进行加工的,即使加工完,拆下后,即便滑轨自由直线度很差,但基准面和轨道槽之间的尺寸精度是有保证的。所以只要在精度较好的安装面上用螺钉以规定的扭矩将滑轨固定,依然可以获得很好的行走直线度。


滑台的行走直线度

  滑台行走直线度是指滑台的行走轨迹偏离理想直线的程度(图2)。

  当滑台装在单根导轨上时,滑台的行走直线度等同于单根导轨的行走直线度;当滑台装在两根或两根以上的导轨上时,由于均化效应,滑台的行走直线度一般会优于单根导轨的行走直线度。

图2-滑台行走直线度定义


影响因素

主要是以两个方面:

①滑轨的安装直线度。

②钢球(圆柱滚子)的真圆度(圆柱度)和各滚动体之间的相互差。


如何提高滑台的行走直线度

提升滑台行走直线度的方法:

①提升安装面机械加工精度(滑轨安装面的直线度)。

一般对切削加工的零部件有效果,对研磨加工的零部件没有什么效果。

※供参考:2根滑轨、4个INA滑块的场合,装成滑台的话,其行走精度将提升到安装面精度的1/3左右。(当滑台行程相对于底座长度而言较短时)

②提升滑轨安装精度。

不要仅仅靠顶住基准面去组装就完事,还要通过使用直线规打表去提升安装直线度。

※水平方向可以一边矫正滑轨的翘曲一边安装,而垂直方向不能矫正,所以垂直方向的精度提升会比较困难。

③滚珠式直线导轨改为圆柱滚子式直线导轨。

Zui优的滚子循环动作设计和更多的滚动体数量,能够抑制较小的脉动。


导轨结构

  对于需要直线运动的精度和刚性时,可设置2处底座安装基准面,1处工作台安装基准面(图3)。

  这样安装时水平直线度更容易调整,受到侧向变动负载时行走精度更容易保持。


图3-安装示例



INA导轨规格

  不论滑轨安装面的加工精度有多好,用螺钉固定滑轨时,轨道槽会发生微小的形变,从而影响滑台的行走直线度。此时,如果INA直线导轨由标准孔距改为半孔距规格(/HP),能大大提升行走直线度(图4)。

图4-滑轨安装孔间距和行走直线度


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