使用不同的材料来制造摩擦导轨。铸造,钢,青铜和某些聚合物被用作滑动材料。确保导轨的可控性和平稳运行的一个关键因素是避免在静摩擦系数高于动
使用不同的材料来制造摩擦导轨。铸造,钢,青铜和某些聚合物被用作滑动材料。确保导轨的可控性和平稳运行的一个关键因素是避免在静摩擦系数高于动摩擦系数时出现的粘滑现象。以支持润滑的添加剂为基础的聚合物基材料的发展,例如,TurciteTM,SKC1或Moglice1,在很大程度上降低了粘滑现象(见图4和图5)。
2.2.滚动指南
在目前的机床应用中,循环和固定式的滚轴导轨是最广泛使用的(见图6)。当滑动的行程相对较短的时候,固定滚动轴承往往会被使用。滚动的元素可以是钢球、滚轮或针,它们被预先装在连接到固定和运动部件的两个笼子之间。它们具有低摩擦力、高负荷能力和刚度,但结构阻尼较低。再循环滚动导轨的尺寸和承载能力与表1所列的厂家不同。它们可以提供集成的位置传感器或机架来加速机床驱动的设计和装配。
图7为线性导向技术的夹紧系统。用安全夹钳(见图7)松开夹紧动作,两个弹簧隔膜之间的腔内充满压缩空气。横膈膜向外偏转,使夹紧体恢复到原来的放松位置。刹车块从栏杆上卸下。当腔体没有膨胀时,隔膜会向后移动,将上钳体分开。在水平支柱作用为支点的情况下,制动块被迫与直线导轨,从而夹紧车厢。操作压力为5-6条。用空气夹钳来启动夹紧动作(见图7底部),弹簧隔膜下的腔内充满压缩空气。弹簧片被向上推拉。在水平支柱作用为支点的情况下,制动块被迫与直线导轨,从而夹紧车厢。当腔体没有膨胀时,隔膜回到弯曲的位置,上钳体回到松弛的位置。刹车块从栏杆上卸下。通过夹紧空气,操作压力达到4-6条。
2.4.定位对超精密仪器的应用
圆柱形非循环滚子轴承的使用常用于超精密机床的直线运动中。配置应该是运动学的[104],其中滚子接触所需的最小自由度(见图10)。适合运输过程中应用和相关负载。当高精度是主要目标时,使用“恒定预载”来施加高预载荷。除了获得刚度之外,导轨还可以吸收两个方向的载荷。
对于垂直于电池的运动,静压导轨比基于导轨的导轨提供更高的阻尼值。阻尼的来源是油层在滑动时出现的摩擦力。在与单元平行的运动中,由于没有流体的位移,所以阻尼减小。
油中的温度变化会影响粘度,从而影响系统的阻尼和提升力。温度可以通过泵的总功和摩擦力来估算。泵所进行的工作是:
e是泵的效率。摩擦功(Wr)的来源是指南上桌子的平移运动。油的切应力是:
v是平动速度。为克服水动力摩擦而进行的工作可以确定为:
其中Ar指土地面积。
由于整个液压回路对油温升高有很强的依赖性,所以静压导轨的尺寸相对复杂。
静水导轨的优化设计有几个挑战。希望有尽可能小的油隙。然而,方法比“恒定位移”方案具有优势,因为它能够保持滚动元件的缺陷。恒力预载可以通过不同的方式实现,例如,通过系统本身的重量在水平车厢中,通过垂直车厢中的平衡质量或基于弹簧的锁定系统产生。
图10半运动学结构中的超精密滚动导轨。
由于减少摩擦和磨损,静液压和空气静压导轨也广泛用于精确定位工作台[69,70]。它们对方式和衬垫中的小随机不规则性不敏感,产生所谓的“平均效应”。在空气静压导轨的情况下,通过薄膜空气支撑载荷,空气的低粘度和可压缩性要求高的制造和装配公差。即使在高速下,由于低摩擦[35,98,109]和空气的低粘度,空气静压导管的损耗也很低。在环境温度下,空气粘度比静压导轨中使用的油的粘度低大约三个数量级。另外,不需要返回流体。空气的粘度非常低,在很宽的温度范围内不会变化。对于各种温度变化的应用,空气静压导轨是最佳选择。空气的可压缩性和较差的阻尼使得静压导轨的尺寸比静压导轨更难。他们可能会表现出自激,称为“空气锤击”,这可能会降低导游的操作。这种振动可以通过使用大量的电池来减轻,每个电池都有自己的限流器。最近的建模发展使其稳定性和主动补偿得到改善[1,2]。