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盡管設計中固有的各種磨制要求導致方形導軌的初始成本是圓形導軌的數倍,但新的制造技術和尺度經濟性已經允許方形導軌在更廣泛的應用空間與圓形導軌展開有力競爭。在進入機床領域之后,在曾經只能采用圓形導軌產品的許多應用中,現在已經能夠看到方形導軌的使用。然而,圓形直線軸承的銷售額還在逐年提高。由于某些固有獨特性以及適合特定應用的有利特性,滾珠襯套導軌依然流行,最重要的原因就是因為它們是圓形的,而方形銷有時是無法匹配到圓形孔中的。
為了將正確類型的直線導軌應用于特定應用中,設計工程師必須考慮到每種導軌的優點和能力。首先必須考慮的就是設計要求,這就需要考慮載荷、準確度、剛度、光潔度、幾何尺寸等重要因素。而在通常情況下,這些要求之間存在著相互制約作用。
方形導軌產品可以很好地滿足需要高剛度的高載荷應用,例如25毫米方形導軌的最高載荷可達20 kN,在軸承導軌和導軌之間平行運行時,可達到3~10 mm /m的高精度。這種產品導軌中的滾珠軌道經過精密的研磨,從而使該導軌與滾珠精密匹配,即滾珠導軌上運行的座圈只能略微大于滾珠本身的直徑。這就使滾珠和座圈之間的接觸面積在載荷下大于圓形導軌總成 ,因為在圓形導軌中滾珠和內座圈(軸)均為凸表面。因此,由于滾珠在載荷下變扁,當加載時,方形導軌軸承的剛度將增加到原來的五倍。
方形導軌也可以用于帶預載荷的情況,載荷從輕載荷(額定動載荷的3%)到重載荷(額定動載荷的13%)均可適用。方形導軌軸承的典型應用是對載荷能力、剛度和準確度要求極高的機床行業。由于軸承已經承受了一個初始變形,因此,重預載荷進一步降低了載荷下的變形量。到目前為止,我們已經討論了采用球形滾珠元件的軸承。值得注意的是,如果在不提高包絡尺寸的情況下需要比方形滾珠導軌更高(兩倍 以上)的載荷能力,還可選擇配有圓柱輥子型元件的方形導軌軸承。
在方形導軌可以滿足載荷能力、剛度和準確度要求后,許多工程師就不會再做進一步的測試。然而,這會導致系統性能下降,以及前期成本和維護成本的增加。圓形導軌產品具有許多優點,其中之一就是:當安裝到超過150 mm /m平面度誤差的欠光滑表面上時,仍然能夠平穩運行。當在滾軸上、傾斜處和側滑角裝配剛性直線軸承時,裝配表面的平面度誤差通常會造成束縛,從而導致更高的拖曳,并會將使用壽命降低高達50%。為了解決此問題,在裝配過程中,必須嚴格修整匹配表面,或者將各部件進行墊片調整并調節到正常運行,這將使成本提高。對于更精密的機加工應用,由于維護要求提高,因此會提高前期成本和操作成本。此項成本隨應用的不同而差異較大,從不足 100美元到數千美元都有可能。而采用圓形導軌產品,可將軸承安裝到焊接管型框架或直接固定到混凝土工廠的地板上。
由于具有調心能力,滾珠襯套直線軸承可適應各種條件。由于軸是圓形的,因此,滾珠襯套在圍繞軸滾動的過程中可自由旋轉。這樣兩個相鄰導軌的安裝高度可略有不同,當導軌以300mm或300mm以上的間隔進行安裝時,1到2 mm的高度差是可以接受的。同樣,大多數滾珠襯套上的軸承座圈在設計上可確保每個直線軸承在傾斜處和偏滑角上旋轉最多1/2度,以適應平面度或對中誤差。用于約束滾珠襯套以及導軌支撐件的軸臺通常采用鋁材質,具有較小的靈活性,以適應各軸之間的最大25m的平行性誤差。其結果是能夠在不理想的情況下達到.001到.004的摩擦系數,實現高效引導 。將直線導軌安裝到焊接管型框架上在工廠自動化中非常常見。在許多OEM應用中,裝配表面均采用拉拔管材和板金。在這些條件下,圓形導軌產品通常比方形產品更快速地安裝和更平穩地運行。