CNC直線導軌套件

線性導軌（CNC 線性導軌套件）有兩種類型：圓形導軌和方形導軌。圓形導軌最早出現，但其精度不如方形導軌組件。然而，對于重載垂直運動，圓形導軌是首選導軌。應用將決定應使用哪種類型的線性導軌。選擇其中一種導軌的標準與選擇其他導軌的標準沒有區別 數控雕刻機 組件、設計規范、定義系統目標，并從過去的成功和錯誤中吸取教訓。但任何缺乏經驗的人都可能犯簡單的錯誤。最好的起點是學習每種類型的基本特性，并采用與應用程序最相關的特性。

在過去的 60 年里，圓形導軌技術已經發展到近乎完美，而方形導軌的壽命也已達到相當可觀的 35 年左右。大多數固有的設計問題早已得到解決，材料也得到了顯著改進。大多數問題都源于誤用和誤用。誤用的主要原因往往來自個人偏見、錯誤計算或審美判斷。也就是說，相對較小的線性輪廓導軌可能完全符合負載、速度和所有其他要求。但當安裝到數控雕刻機上時，敏銳的眼睛可能會發現它看起來很脆弱，而且尺寸絕對太小。

一種類型的線性滾珠襯套導軌并不一定比另一種更容易使用。選擇完全取決于具體應用。一般來說，特定的方形導軌組件的成本可能高于圓形導軌組件，但應解決包括系統成本在內的其他要求。至少，這些項目包括準備數控雕刻機床或其他安裝表面以容納導軌系統的費用、所需的定位精度以及可用于線性導軌子系統的空間。

但在動筆寫紙或用鼠標敲擊鍵盤之前，請先決定是使用方形還是圓形導軌。當應用程序看起來可以采用任何一種方式時，請對最關鍵的質量和需求進行初步計算，以確保沒有遺漏任何內容。

圓形導軌

在方形導軌問世之前，人們期望圓形導軌能夠滿足所有線性運動控制情況。多年來，它們的表現令人欽佩。但是，隨著數控雕刻機工具用戶對某些工作要求更嚴格的公差，數控雕刻刻機制造商更傾向于使用傳統的銑削和刮削方法。當外圍設備無法滿足公差要求時，會使用圓形導軌。

這并沒有降低圓形導軌的價值或使其過時。它們的優點仍然大于缺點。圓形導軌通常比方形導軌便宜，但這不應成為任何應用的主要標準。方形導軌實際上可能會發生故障，而圓形導軌可以平穩無瑕地工作。例如，圓形導軌在大多數情況下對錯位、平行度差和力矩載荷的容忍度更高 數控機床 并且允許軌道 h8 的變化比方軌系統更大。不過，它們可以保持 0.01 英尺的 10 英寸的直線度。此外，小滾動元件往往使圓軌運動更平穩。

為了達到這種精度，它們只需要在末端支撐，盡管許多軌道在幾個點或整個長度上都有支撐。這樣軌道就可以毫無問題地跨越間隙，并安全地從一個支撐點移動到另一個支撐點。當圓形軌道系統只需要一個軸軌組件（一個軸、一個軌道或一個軸和 2 個帶 4 個枕塊的端部支撐塊）時，準備成本低于方形軌道。通常，圓形軌道的安裝相對簡單且便宜。而且維修和更換也更適合圓形軌道。

方形導軌（型材導軌）

方形導軌最初是為數控雕刻機工具行業設計的。它們取代了集成式滑架和導軌，后者是數控雕刻機床身的組成部分。盡管如此，某些傳統滑架和導軌在某些情況下仍能提供高精度。

方形導軌更堅硬、更堅固，但需要直線、連續的支撐，對平整度和平行度有嚴格要求；它們無法跨越圓形導軌可以跨越的間隙。然而，由于數控雕刻機制造商習慣于精密床身準備，所以這不是問題。

方形導軌的主要優勢是其定位精度高，在銑削和磨削中尤其有用。它們在 0.0002 英尺的長度上保持 0.001 到 10 英寸的精度，而圓形導軌的精度為 0.01 英寸。它們還可以處理力矩負載的精度；單個滑架和單個導軌比圓形導軌更適合這種情況。而且由于方形導軌可以高精度地處理更高的負載，因此大多數用戶可以容忍比圓形導軌略低的平滑度。

雖然單個型材導軌單元可以承受力矩載荷，但并不總是建議這樣做。應使用 2 個或更多單元來平衡載荷或分配重量。但是，一個方形導軌可以適合需要 2 個圓形導軌的地方。型材導軌也更易于使用，因為它們需要一個或兩個部件來組成完整的系統，即導軌和滑架，而圓形導軌則包含更多部件。

方形導軌具有更高的負載壽命容量，負載壽命容量定義為設備在特定距離內承受的負載量。例如，20,000 N 的容??量基于 100 公里的額定值。由于導軌不滑動而是滾動接觸，因此磨損最小。方形導軌的壽命主要取決于其所在的環境類型、適當的潤滑和維護。在其他所有條件相同的情況下，圓形導軌的耐受性更強，因為它們的包裝不那么緊密，對細微變化不那么敏感。方形導軌對碎屑和沖擊更敏感，盡管它具有更高的容量和抗沖擊能力，但不會影響滾動元件。

考慮到磨損方面，圓軌還具有天然的碎屑脫落能力。方軌軌道隱藏在無法直接進入的地方，但不一定能脫落碎屑。在對軌道施加流體驅動力的情況下，圓軌的性能優于方軌，因為方軌可能會在某些軌道區域上拉起，而圓軌上拉的趨勢較少。

在開始數控雕刻機組件布局之前，選擇要使用的導軌類型。圓形和方形導軌之間的安裝裝置截然不同，工作區域也不同，物理尺寸的額定負載也不同。如果以后不行，從一個品牌的方形導軌換到另一個品牌的方形導軌比從方形導軌換成圓形導軌更容易。所有制造商都遵循允許某種類型內一定程度的互換性的標準。

效率可以從兩個角度考慮。一個角度是摩擦阻力系數；摩擦越小，輸入能量越低。圓形導軌阻力稍低，其動作比異型導軌更平穩。但那些使用方形導軌的人通常會提供足夠的動力來充分驅動導軌。有些人還從整體外殼或尺寸的角度考慮效率。較小的異型導軌可提供較小的體積，以承受更高的負載。

沖擊載荷與瞬時沖擊載荷一樣，會影響所有軸承。方形導軌可以承受比小型導軌更重的載荷，因此沖擊更像是沖擊力。但在所有情況下，導軌都按正常載荷的承載能力縮放，而不是沖擊載荷。除了在重型機械中，沖擊僅由于純質量而更具破壞性之外，沒有顯著差異。

方形導軌帶有一些關鍵的環境降額，通常在制造商手冊或設計指南中找到。不幸的是，設計師在圓形或方形導軌的初始設計階段沒有足夠頻繁地考慮降額因素。例如，美國的標準占空比額定值為 2 萬英寸或 50 公里，歐洲市場為 100 公里或 4 萬英寸。通常，標準建議軌道系統的使用時間不超過 25 或 50% 額定容量。

它在目錄中

大多數線性滾柱和滾珠導軌目錄都包含尺寸和安裝的應用和工程信息。這些參數是確定動態載荷和力矩額定值以及靜態載荷和力矩容量（包括俯仰、滾動和偏航）所必需的。目錄還包括用于根據動態載荷額定值和施加的動態載荷輸入參數確定軸承行程壽命的圖表和方程式。每個線性滾柱或滾珠軸承導軌都有獨特的速度、加速度、公差、預緊力和溫度范圍規格。

型材導軌最關鍵的參數是運行平行度，其精度在幾微米范圍內。如果不嚴格遵守，軸承會過早卡住或磨損。為了防止出現此類問題，安裝指南會仔細涵蓋安裝表面準備、安裝公差和導軌平行度等主題。安裝數據還包括導軌垂直偏移、垂直和橫向滑架偏移、安裝孔公差、螺栓扭矩和對接接頭。

圓形直線球襯套軸承需要考慮與型材導軌相同的因素，此外還需要考慮一些其他因素。極坐標圖顯示了動態負載能力，而曲線圖則顯示了負載壽命。圓形導軌的低摩擦系數為 0.001，并且具有自調心規格，因此無需考慮型材導軌中常見的降額系數。

應用

雖然方形直線導軌的成本曾經比圓形技術高出許多倍，因為設計中固有的大量磨削要求，但新的制造技術和規模經濟鼓勵工程師考慮在更廣泛的應用領域使用方形導軌。方形直線導軌現在可以在許多曾經僅由圓形導軌支持的相同應用中找到。

大多數應用都可以使用圓形或方形導軌。但有些導軌被另一種類型取代，因為前者不起作用。醫院病床就是這種情況，設計師一開始使用方形導軌進行軸向移動。但組件會卡住；除非松開安裝螺栓以允許一些扭轉運動，否則它無法自由移動。床架的剛性根本不夠。方形導軌必須用自對準圓形導軌代替。

另一個存在類似問題的應用是自動售貨機中安裝在金屬板底座上的方形導軌。由于金屬板安裝不夠牢固，導軌無法正常工作。有時，設計師從不同的角度看待同一個問題時會重復犯錯。熟悉圓形導軌的工程師可能會傾向于堅持使用它們，而不管應用是否需要更高的精度。但大多數應用不需要方形導軌的精度。他們應該考慮整個系統的成本，而不僅僅是組件成本。這意味著要考慮所有外圍設備和擴展問題的要求。

圓軌的負載/壽命圖表示給定滾珠襯套軸承的極限負載。在圖表中輸入負載最重的軸承的最大負載和所需的行程壽命，并找出兩條線的交點。交點上方或右側的區域表示最合適的軸承。

軸承的方向或施加載荷的方向決定了滾珠襯套軸承的動態載荷能力。校正系數是根據施加載荷的方向相對于極坐標圖中所示的軸承滾珠軌道的方向得出的。要確定載荷能力，請將校正系數 K 乘以特定單元的動態載荷能力。

在特定情況下，方形導軌比圓形導軌表現更好，因為特定情況下需要更高的剛度和更緊湊的負載能力（相對于尺寸而言）。一般而言，異型導軌具有更高的負載能力、精度和剛度，以及更長的使用壽命。

方形導軌需要具有極其平行的表面，以防止卡住和過度磨損。它們往往呈現出安裝表面的形狀，因此必須嚴格遵守平行度規范。

圓形導軌與方形導軌一覽