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V型导轨原理及应用

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V型导向滚轮直线导轨,也就是V型导轨的原理说明如下:
一:
直线运动,通过带V型槽的滚轮轴承在V型导轨面上滚动实现的;带润滑的条件下,最高线速度可超10m/s。V形导轨采用精密加工工艺:V型导轨面采用表面淬硬工艺,表面硬度为HRC58-62;可精密研磨,表面粗糙度达N5。作为高速直线导轨得到了广泛的应用,实现准确定位的功能。
二:
滚轮轴承中的滚动体-钢球或圆锥滚子和V型导轨面不接触,导轨上的污染物和滚动体没有直接接触的机会;同时轴承具有良好的密封性能,防止了污染物进入滚轮轴承的内部接触滚轮体和污染润滑脂。
三:
V型滚轮和V型导轨的接触为成90度V型角的两根线,这两根线和滚轮的中心轴线斜交,并绕着它高速旋转;这两根线和V型导轨面的接触属于瞬时接触,高速接近导轨面,瞬时接触,再高速离开;这样的话,就通过V型滚轮的“线”不停地对导轨面进行“刮擦”,可以很好地保证导轨面的清洁,所以说V型导轨具有自清洁的功能。
 
这种V型导轨,本质上是滚轮导轨,所以经常也被称为滚轮V形导轨或V型滚轮导轨,在自动上下料,桁架机械手等工厂自动化项目中有广泛的应用:


那滚轮V型导轨和方形导轨有什么区别?最早的方轨是滑动导轨,具有非常好的刚性和精度;但是由于是滑动摩擦,摩擦力大,损耗快,线速度比较低。后来,滚动方形导轨被发明出来了,产品结构如下几个例图:

如上图所示,滚动方形导轨,就相当于在滑动方形导轨的4对滑动接触面之间,放入4排钢球,钢球沿着导轨和滑块的圆弧形滚道滚动,实现了从滑动到滚动的转变。在载荷的作用下,钢球会发生微小的变形,钢球和滚道的接触属于小圆弧面接触;一排钢球的多个小圆弧面合在一起看,就相当于一条狭长的小长条在滚道上滚动。一个滑块和一根导轨配合,就相当于有4条小长条在滚道上滚动。为了保证运行的平稳,每一条小长条中的滚珠,受力要平均,和滚道的接触面积要平均,也就是要保证滚动小长条和滚道均匀接触;现代的精密加工工艺和装配水平,可以很好地实现这一点,所以滚动方形导轨具有非常好的精度和刚性。

可以这么说,如果你需要的是精密定位,那滚动方形导轨就是一种很好的选择。精密定位,就需要精密的安装基准面,需要打磨,打表,对齐;像比如车床,加工中心等工作母机,使用的就是滚动方形导轨,和这样的加工,装配流程。

但是可以这么说,大部分直线运动并不需要精密定位,需要的是准确定位,在精度方面,没有工作母机要求那高;即使是这样,还是需要同样的精密的安装基准面,同样的打磨,打表,对齐;因为不这样的话,不能保证多个钢球和滚道的均匀接触,运行起来就会卡,不平稳。但是要实现精密的安装基准和精密的装配,如下情况下,会非常耗时,或者说做不到:
一:长行程
当你的行程需要10米甚至更长的时候,安装基准面的加工,导轨的安装对齐都是很麻烦的事情。
二:大跨距
两根导轨,需要大跨距平行安装,也是同样的问题。
同时上述应用工况,齿轮齿条驱动方式也是一种不错的选择,可选择滚轮导轨和齿条做成一体的齿条导轨

如下是一种典型的长行程和大跨距的自动上下料应用,和滚动方形导轨比较,滚轮导轨更为适合这种应用:


滚轮导轨,和方形导轨,圆形导轨的比较,请参阅文章:滚动直线导轨类型比较

滚珠方形导轨,适合精密定位,高刚性的应用,但是并不太适合高速的应用;滚轮V型导轨,适合准确定位,高速的应用;所以滚轮导轨经常被称为:高速直线导轨。

滚轮导轨要成为”高速直线导轨“,在导轨和滚轮轴承的制造上,都需要采用精良的制造工艺,有光说明,请参阅如下文章:
滚轮V型导轨-表面淬硬
V型导轨加工工艺
V型滚轮轴承设计要点
V
型导轨润滑方式选择
滚轮
轴承选型说明

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