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武汉CPC滑块的设计及选择安装


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武汉 CPC 滑块的设计及选择安装
1 滑块的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时, 承导件上的导轨起支承和导向的 作用, 即支承运动件和保证运动件在外力 (载荷及运动件本身的重量) 的作用下,沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下: 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性,以及 它与有关基面

间的相互位置的准确性。 2.运动轻便平稳。工作时,应轻便省力,速度均匀,低速时应无爬行 现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后,能保持一定的 使用精度。导轨在使用过程中要磨损,但应使磨损量小,且磨损后能 自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力,是由导轨面承受的,故导轨应有 足够的接触刚度。为此,常用加大导轨面宽度,以降低导轨面比压; 设置辅助导轨,以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下,仍能正常 工作。 6.结构工艺性好。 在保证导轨其它要求的前提下, 应使导轨结构简单, 便于加工、测量、装配和调整,降低成本。 不同设备的导轨,必须作具体分析,对其提出相应的设计要求。必须 指出,上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容
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设计导轨应包括下列几方面内容: 1.根据工作条件,选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面形状,以保证导向精度? 3.选择适当的导轨结构及尺寸,使其在给定的载荷及工作温度范围 内,有足够的刚度,良好的耐磨性,以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置,经长期使用后,通过调整能保持需要 的导向精度。 5.选择合理的润滑方法和防护装置,使导轨有良好的工作条件,以减 少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件, 如选择适当的材料, 以及热处理、 精加工和测量方法等。

CPC 微型导轨选型第一步---确定轨宽 轨宽指滑轨的宽度。轨宽是决定其负载大小的关键因素之一, 四排滚珠(也有部分两排珠的)的方轨现货产品一般有 15、20、25 (23) 、30(28) 、35(34) 、45、55(53) 、65(63) ,某些品牌最大 只生产到 45 规格,有些小厂家可能只到 30。期货产品也有 85、120 等,但大部分厂家不生产。 扁轨(微型滑轨,基本是两排滚珠)规格有 3、5、7、9、12、 15,上述 6 个规格又各有一个宽型规格(滑轨宽度是标准型的 2 倍, 其中 15 型滑轨的安装孔是 2 列) ,一共 12 种,但是有些厂家不能生 产 7 以下的型号,具体请咨询该品牌供应商。
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注: ()中是实际轨宽。 导轨选型第二步---确定轨长 这个长度是轨的总长, 不是行程。 全长=有效行程+滑块间距 (2 个以上滑块)+滑块长度×滑块数量+两端的安全行程,如果增加了防 护罩,需要加上两端防护罩的压缩长度。需要注意的是,事先问清楚 该品牌该规格导轨整支的最大长度,超过这个长度是需要对接使用 的。 多数厂家整支长度最大是 4000 (微轨一般是 1000) 有些是 3000, , 这和厂家的加工设备有关。 需要对接并且用户想事先在机器上加工安 装孔的情况下最好提供接口图纸。另一点请特别注意,导轨上的安装 孔孔间距是固定的,用户在确定轨长时要注意位置,例:15 的轨, 长 600。如果不告诉供应商需要的端部尺寸,一般到货的状态是 10 个安装孔,导轨两端面到各自最近的安装孔中心的距离是 30、30, 但也有可能是其他尺寸。各品牌对端部尺寸的出货规定略有差异,多 数是默认两端相等。还有一点,导轨的长度误差, 一般品牌默认 2000 以下±1~2mm,2000~4000 的±2~3mm,如果用户要求比较精确,最好 在订购合同上注明误差值或提供图纸。 这种情况供应商可能会收取附 加加工费。 导轨选型第三步---确定滑块类型和数量 常用的滑块是两种:法兰型,方形。前者高度低一点,但是宽 一点,安装孔是贯穿螺纹孔,后者高一点,窄一点,安装孔是螺纹盲 孔。两者均有短型、标准型和加长型之分(有的品牌也称为中负荷、 重负荷和超重负荷) ,主要的区别是滑块本体(金属部分)长度不同,
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当然安装孔的孔间距也可能不同,多数短型滑块只有 2 个安装孔。滑 块的数量应由用户通过计算确定,在此只推荐一条:少到可以承载, 多到可以安装。滑块类型和数量与滑轨宽度构成负载大小的三要素。 导轨选型第四步---确定精度等级 任何厂家的产品都会标注精度等级,有些厂家的标注比较科 学,一般采用该等级名称的第一个字母,如普通级标 N,精密级标 P。 有些厂家以 1、2、3、4、5 表示精度从高到低,也有反过来的,总之 以把客户弄糊涂为原则。用户若质疑其精度,可以查阅样本。精度是 个综合概念,一般由滑块基准侧面相对同侧滑轨侧面的行走直线误 差、组合高度误差,滑轨侧面至滑块基准侧面宽度误差、成对高度误 差以及成对宽度误差构成。对于多数产业机械,普通级精度可以满足 要求,高一点的就选 H 级,数控机床等设备以选择 P 级常见,其他超 精密机械选择 SP(超级精度) 、UP(顶级精度)为宜。后面 3 个等级 需要苛刻的安装、使用条件才能展示其性能。 导轨选型第五步---确定其他参数 除上述 4 个主要参数外,还有一些参数需要确定,例如组合 高度类型、预压等级等。 组合高度类型主要有 2 类:高组装型和低组装型,顾名思义, 高组装型的组合高度(滑轨的底面到滑块的顶面)要高一些,而低组 装型要低一些,视规格大小差异在 2~7mm 之间,造成这个差异的原因 是滑块高度尺寸不同,与滑轨无关。这两种类型对导轨副其他参数影 响不太,用户都可以选用。我提示两点:一是高组装型多数品牌现货
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供应,低组装型可能备货较少,考虑到以后损坏的订货时间,尽量选 前者。二是高组装型的滑块一般会比低组装型的贵一点点,30 以下 的大约也就是 10 几块到 20 几块吧。 预压等级是个什么东东呢,说起来有点麻烦,各位就这么简单 理解吧:预压等级高的表示滑块和滑轨之间的间隙小或为负间隙,预 压等级低的反之。感官区别就是等级高的滑块滑动阻力大,等级低的 阻力小。 表示方法得看厂家选型样本, 等级数有 3 级的, 也有 5 级的。 等级的选择要看用户的实际使用场合,大致的原则是滑轨规格大、负 载大、有冲击、精度高的场合可以选预压等级高一点的,反之选低一 点。提示:1--预压等级与质量无关,2—预压等级与滑轨使用精度成 正比,与使用寿命成反比。 CPC 导轨的安装 1 导轨安装结构及精度要求 某近场测试设备水平向导轨分主导轨和副导轨,全长各 13m, 跨距 1.5m,是该设备各项精度极为重要的基础和基准。主导轨起主 导作用,副导轨起支承作用. 2 主导轨在水平面内直线度调试 由于导轨是由 13 根 1m 长的精密导轨在基础钢轨上拼接而成。 为了便于精密导轨的拼接和调试, 我们将此过程分成钢轨粗调与精密 导轨精调两步。钢轨粗调我们采用拉钢丝法 ,在钢轨上置一滑块, 滑块上安装一带有刻度的读数显微镜,显微镜的镜头对准一直径为 0.3mm 的钢丝,镜头垂直放置。在钢轨一端固定钢丝,另一端通过滑
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轮吊一重锤,然后调整钢丝两端,使显微镜在钢轨两端时钢丝与镜头 上的刻线重合。此时,钢丝在水平面内已是一理想直线,换句话说为 一基准。移动滑块即检查出钢轨上任一位置的直线度,并进行调整直 到钢轨全长在水平面内直线度调至 0.3mm 范围内。然后,用配作法安 装精密导轨。此时,精密导轨在水平面内的直线度在 0.3mm 范围内, 给进一步调整带来了方便。 主直线导轨在水平面内直线度精调首先将宽 45mm 精密导轨相 对 13m 长度简化成一直线。一般情况下,测量水平面直线度可采用准 直仪、平行光管等普通光学仪器,但该导轨较长,超出了测量范围且 读数困难,因此,我们采用了德国产 200m 对线望远镜测试法。将光 源及镜头读数装置分别置于导轨两端,目标固定于原配导轨滑块上, 移动滑块(目标) 即可测出导轨全长任一点的误差。调整调整座上的 相应螺栓,在压板螺栓预紧状态下,分段调整。读数精度为每格 0.001mm。 3 主导轨在垂直面内直线度及与大地水平度调试 为了充分反映主导轨全长上任一点的误差,我们采用了德国产 0.01mm/1000 合像水平仪,每隔 100mm(滑块长)首尾相连测试法共测 115 点计 11.5m。调试时采用 0.015mm/1000 框式水平仪,1m 直尺及 等高块规置于两调整座之间。 调整水平调整螺栓使框式水平仪读数尽 可能小,且使水平仪水泡方向交错,左右座位同时兼顾调整,直至得 到满意的读数值。然后将合像水平仪置于滑块上模拟工作状态,移动 滑块,每 100mm 读数一次,得到 115 个读数,经数据处理后画出曲线
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图,从图中量出主导轨在垂直平面内的直线度及与大地水平误差。也 可通过旋转法进行数据处理直接得到两项误差,结果与作图法一致。 4 主导轨扭曲度的调整 主导轨扭曲度是原设计未要求而我们认为极为重要的精度。它 的误差直接影响副导轨的调整和在使用过程中将影响滑台的运动自 如, 以至影响整个装置的使用和精度。 因此, 我们设定其误差<0.05mm, 将 0.03mm/1000 框式水平仪横向(垂直于导轨)置于滑块上, 移动滑块 可测出任一点的扭曲度。通过加垫片调整,最终保证误差<0.05mm/ 全长。 5 副导轨调整 为保证副轨与主轨在两个平面内的位置精度, 我们用一根 2m 直 尺(自身平行度 0.01mm),另设计固定滑块的夹具。将直尺置于两轨 间作为“过桥”。如此,直尺可通过两轨上滑块在两轨上任意移动, 且充分模拟工作状态。 垂直面内副导轨直线度及与主导轨平行度在垂 直面内与主轨平行及副轨本身在垂直面内直线度这两项精度, 可通过 调 测 主 副 轨 任 一 点 的 等 高 来 反 映 。 在 “ 过 桥 ”( 直 尺 ) 上 置 一 0.01mm/1000 合像水平仪。移动“过桥”,读水平仪读数。调整时仅 调副轨各调整机构,直至误差<0.05mm。此结果说明副轨的直线性即 主轨的直线性。垂直面内的平行度自然已保证。水平面内副导轨直线 度及与主导轨平行度在“过桥”上置一百分表,在测试等高的同时, 可将直线度调在 0.30mm/13000 内,平行度自然也已同时保证。 6 结论
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经具有二级计量资格部门测量论证,水平向主副导轨的各项精度。按 以上方法同样对该设备垂直向导轨(长 8m)进行了调试与测量,并将 在未来的四台同类设备研制中得到应用。

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