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直线轴承出现偏差这两种方法都能轻松解决

文章来源:本站原创    发布日期:2019-10-31 18:37:06

直线轴承是一种生产成本比较低的直线运动系统,常用在载荷较小的无限行程当中。直线轴承出现偏差这两种方法都能轻松解决。

直线轴承

 
  一般来讲,一个正常的直线轴承其预期使用寿命应该能够达到数年。但是,一个出现偏差的直线轴承,也许在几个月之内就会“寿终正寝”,因为偏差将会严重加剧轴承的磨损程度。因此,在设计和制造时,应该尽量避免直线轴承偏差造成的影响,这样可以有效防止机器投入使用以后由于维修或更换轴承而消耗不必要的人力和物力。
 
  轴承偏差的结构表现
 
  当直线轴承存在哪些缺陷的时候,我们可以认为其出现了偏差呢?从结构上来看,直线轴承容易出现的偏差包括表面不够平坦、机架不够笔直或两个机架没有达到平行。不论是哪一种偏差,都会导致轴承的滚动部分和滚动轨道之间的接触出现异常,产生不均匀负载。这些负载开始时会在滚动部分的表面造成微小的凹陷,而随滑架的多次往复运动,凹陷处的磨损情况将越来越严重,最终造成远远超出正常使用程度的损坏。
 
  一旦直线轴承出现问题,整台设备将无法工作。此时,设备的使用者必须停机对轴承进行维修或更换。在这一过程中,不但造成了维修和更换直线轴承的显性投入,也导致了由于停机误工耽误生产而引发的隐性投入。为了避免这一隐患,一定要在设备制造初期就妥善处理直线轴承的偏差问题。通常采用两种手段来达到目的,一是在设计制造和安装的过程中彻底消除偏差,二是采用具有固有宽范围定位公差的直线轴承,降低偏差的影响,两种方法各有优劣。
 
  消除偏差成本高昂且工艺复杂
 
  想从设计制造阶段就彻底根除偏差并不是一件容易的事情,它往往需要更大的工作量和更高的设计制造成本。为了得到足够平坦、笔直和平行程度的轴承机架,设计人员须要指定使用价格昂贵的框架材料和复杂的加工工艺,例如精密研磨和表面抛光技术等。另外,由于直线轴承长度越长,可能产生的绝对偏差值越大,它的偏差控制也越困难。因此,随着直线轴的长度增加,轴承的加工成本几乎是以指数形式上涨。
 
  直线轴承在进行安装时,安装表面发生的挠曲也有可能造成偏差。所以,安装表面应高具备足够的刚度抵抗挠曲。还有,安装时为了保证机架之间的平行度达到要求,安装工人往往需要使用专用的夹具、垫片,采用繁琐的工艺进行手工调整,这一过程往往非常耗时。这又造成额额外的人力消耗。
 
  对偏差具有包容性的直线轴承
 
  除了彻底消除偏差之外,其实我们还可以采用一些方法包容偏差,降低偏差造成的影响。而这种方法往往比消除偏差成本更低,也更容易实现。有一类直线轴承,它拥有大型的滚动部件,这样就使滚动部件在运动中获得一定的摆动余地;还有的直线轴承,拥有让所有滚动部件具有相同负载的预载调整装置。例如Rollon轴承推出的CompactRail系统,即多节式伸缩线性滑轨就具备上面两种设计。
 
  多节式伸缩线性滑轨还采用K型导轨与U型导轨相配合的方式,均匀吸收两个平面上的对齐误差。K型导轨赋予滚子较好的旋转自由度,而U型导轨则赋予滚子较好的横向自由度。在二者的协作之下,滚子在滚动槽内拥有良好的自由度,无论是轴向旋转还是横向运动都留有余地,即便遇到结构偏差也不易造成损坏。因此,这种直线轴承对偏差拥有较强的包容能力,允许在轨道间距为500毫米,轨道长度在4080毫米的前提之下,出现不超过20毫米的轨道高度差和不超过3.9毫米的横向位移,而不影响轴承的使用寿命。一般的超精密直线轴承,通常仅能包容微米量级的轨道高度差和横向位移。
 
  这样设计的好处除了降低日后的维修成本之外,还避免了一定要使用昂贵的制造材料和复杂的加工工艺造成的成本。另外也使安装方式更加灵活,这种直线轴承可以直接安装到金属板上,而性能不受到任何影响。一般的直线导轨如果这样安装的话,一定会造成变形,继而缩短使用寿命。
 
  灵活合理地选择最适合的方法
 
  是彻底消除偏差还是包容偏差,这并不是一对矛盾的选择,而是各有不同的适用环境。通常来讲,在对直线轴承精度要求很高的场合中,采用刚性较好,当然也比较昂贵的制造材料和复杂且耗时的加工工艺,生产无偏差的轴承是唯一的选择。而在对精度要求不太高的时候,就可以采用第二种方法进行变通。即便是在同一台机器设备中,也经常存在着对精度要求有差别的多条直线轴承,例如机床主轴就对轴承精度要求较高,而同一台机床的换刀系统就没有这么高的精度要求。此时,灵活合理地使用两种不同方法,发挥其各自的长处,才可以实现优势互补,降低成本,避免不必要的浪费。
 
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