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滚动直线导轨副装配研究

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刘斌 郭文波

(山东鲁南机床有限公司,滕州 277500)

  滚动直线导轨副作为一种滚动牵引,利用滚动件在滑块与滑轨之间作无限滚动循环,负载平台能沿着滑轨轻易地以高精度作线性运动。与传统的滑动牵引相较,滚动牵引的摩擦系数可降低至原来的1/50,由于启动的摩擦力大大减少,相对的减少无效运动发生,故能轻易达到μm级进给及定位。滑块与滑轨件的束制单元设计,使得线性滑轨可同时承受上下左右等各方向的负荷。滚动直线导轨副作为一种精密直线导向部件,由于其大承载、高精度、高速度、低摩擦、可靠性及标准化等优良特征,被广泛的应用在数控机械、自动化生产线等领域。机床的性能在很大程度上取决于进给传动系统的定性和定量装配。机械驱动机构是数控机床进给系统中位置控制的重要环节,对进给系统精度有直接的影响。滚动直线导轨副安装的精度和可靠性对机床设备的加工能力和使用寿命起到关键性的作用,所以滚动直线导轨副能否正确安装具有重要意义。

  1 滚动直线导轨副的结构形式

  滚动直线导轨副结构如图1所示。当导轨与滑块作相对运动时,钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的4条滚道滚动,在滑块端部钢球又通过返向装置(返向器)进入返向孔后再进入滚道,钢球就这样周而复始的进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖,可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。

图1

1.保持架;2.钢球;3.密封端盖;4.返向器;5.滑块;6.油杯;7.侧密封垫;8.导轨

  2 滚动直线导轨副的安装

  导轨的几种安装固定方式如图2所示。

图2

  精加工后的导轨安装基面必须清洁、无污物,不得有切屑、毛刺等;固定线性导轨的螺钉孔口倒角要符合要求,检查导轨面的直线度不得大于0.01mm/1000mm;导轨长度小于2000mm时,全长上不得大于0.015mm;导轨长度大于2000mm以上时,全长上不得大于0.02mm。当导轨数量(在平行方向)等于或大于2根以上时,检查导轨安装基面的平行度,在左右方向的测量其平行度不得大于0.01mm/1000mm;导轨长度小于2000mm时,全长上不得大于0.015mm;导轨长度大于2000mm以上时,全长上不得大于0.02mm(见图3)。

图3

  依照产品合格证上所标注的导轨副型号,按照产品明细检查与型号是否相符,并区分基准导轨副与非基准导轨副;手推动滑块,使其在导轨上运动,滑块运动应平稳、均匀且无明显阻滞现象。取出基准导轨副,设置导轨与安装台阶的基准侧面相对,检查螺孔对中情况,穿入螺钉逐个预紧,不得存在螺钉与导轨干涉的现象。

  (1)基准导轨的安装。当导轨有固定基准侧面时的安装:用螺钉将楔块(压条、压块和紧固螺钉)紧固使导轨的基准侧面与安装台阶的基准侧面可靠接触,从一端开始逐一紧固导轨中预拧紧的螺钉(对于导轨长度超过1.5m以上的导轨,要从中间开始向两端逐一紧固导轨螺钉)。紧固螺栓时,建议采用恒转矩扳手并按附表中推荐的转矩值进行。检查主导轨的直线度:导轨面直线度不得大于0.01mm/1000mm;导轨长度小于2000mm时,全长上不得大于0.015mm;导轨长度大于2000mm以上时,全长上不得大于0.02mm(见图4)。
不同规格螺栓各材料转矩值推荐表




图4

  当导轨无固定基准侧面时的安装:使用导轨安装附近所设的基准面,从一端开始调整导轨对基准面的平行度,调试时需要将至少两个滑块紧固在测定板上,按照有基准侧面定位导轨紧固螺钉及调整其直线度(见图5)。

图5

  (2)副导轨的安装。有固定基准侧面的安装:安装副导轨,螺钉及压块等紧固同主导轨的安装,调整副导轨与主导轨的平行度(见图6)。

图6

  无固定基准侧面的安装:参照基准导轨的方法,将基准侧的两个滑块和从动侧的一个滑块与辅助工作台连接,从动侧的滑块稍微固定在辅助工作台上,将表座吸附在辅助工作台上,百分表触在从动侧滑块的侧面,测量其侧面的跳动,以此调整导轨的平行度,并依次将安装螺钉拧紧(见图7)。


图7

  与滑座、工作台及主轴箱等连接滑块的安装:将滑座(工作台、主轴箱等)的下部基准面放在滑块上,使通孔与螺孔对正,并使下部侧基准面与滑块侧基准面贴合,穿入并预紧螺钉,再用楔块(压条、压块、楔块及紧固螺钉)使两侧基准面可靠接触,按照规定次序紧固滑块各安装螺钉。紧固螺栓时,建议采用恒转矩扳手并按附表中推荐的转矩值进行,并按图8所示顺序紧固。


图8

  导轨防尘C型孔盖的安装:安装时用一平板(不一定是金属),平放在C型孔盖上面,用榔头敲击平板,将C型孔盖逐步敲入孔中,要求C型孔盖上平面与导轨上平面高度一致,不凸不凹(见图9)。


图9

  3 滚动直线导轨副成装后的检查

  滚动直线导轨副安装完毕后,手动推动滑板,均应平稳、均匀且无明显阻滞现象;查看各润滑点润滑是否充分;用电动机拖动丝杠时,应由低到高逐渐提高,检出是否有异响、抖动,机床执行连续空运转试验;激光干涉仪检查传动向精度,机床综合试件,将所有装配精度做写实记录。我公司生产的数控车床和数控立、卧式加工中心及数控龙门铣床等数控机床使用的滚动直线导轨均要求严格按工艺安装,机床的定位精度和重复定位精度用激光测量仪1次测量都达到国家标准,且加工零件尺寸稳定,精度保持性好。

来源:《金属加工;冷加工》2019年第2期