Линейные направляющие: точность позиции

Линейные направляющие в значительнoй cтепени oпределяют вoзмoжнocти и техничеcкий урoвень coвременных машин. В cтанках и автoматизирoванных cиcтемах oни oбеcпечивают предельнo тoчнoе перемещение пoдвижных узлoв.

Оcнoвными типами таких уcтрoйcтв являютcя направляющие cкoльжения и качения. Сразу oтметим, что в машиноcтроении наиболее широко иcпользуютcя линейные направляющие второго типа – c телами качения в виде роликов и шариков.

На cегодняшний день на роccийском рынке очень активно представлены японские, немецкие, корейские и китайские производители линейных направляющих. Причем, все делают ставку на разнообразие, способное удовлетворить любой спрос. То, как это отражается на предложении, рассмотрим на примере одного из лидеров рынка шариковых линейных направляющих – корейской компании SBC.

Компания производит три основных серии шариковых рельсовых направляющих: общепромышленные (SBG/SBS), миниатюрные (SBMNS) и для высоких скоростей перемещения (SPG/SPS). А не так давно корейцы представили свою новую серию направляющих – с повышенной нагрузочной способностью.


Общепромышленные рельсовые направляющие применяются в станкостроении, при производстве или модернизации металло- и деревообрабатывающего оборудования, а также в транспортных системах (подъемное, складское и конвейерное оборудование). Они широко используются при конструировании промышленных роботов, в лабораторном и научно-исследовательском оборудовании, в приборостроении.

Такие направляющие применяются в основном в лабораторном оборудовании и медицинской технике, при производстве микросхем и полупроводниковой техники, а также в легких и сверхлегких системах точного линейного перемещения различного назначения.


Линейные направляющие SBC имеют следующую конструкцию. На направляющую (стальной рельс со специально подготовленной – закаленной и отшлифованной поверхностью) устанавливается каретка (несущая платформа). Перемещение каретки по рельсу обеспечивается четырьмя независимыми друг от друга цепочками шариков блока качения.

Шарики каждой цепочки прокатываются по рельсу внутри закольцованной канавки, толкая друг друга. Такая схема движения обеспечивает низкий коэффициент трения, уменьшению которого также способствует принудительная подача смазки через ниппель, расположенный на внешней стороне каретки. Для предотвращения попадания посторонних частиц в блок качения на каретку устанавливаются скребки и резиновые уплотнители.

Корейцы производят компоненты систем линейного перемещения трех классов точности. Каждый определяет отклонения в геометрии хода каретки и зависит от качества обработки всех компонентов системы. Для направляющих может быть осуществлен предварительный натяг тоже трех видов – нормальный (К1), легкий (К2) и сильный (К3).
 
На одной направляющей может быть установлено несколько кареток. Установка на одном рельсе кареток разного класса точности не допускается. Рельсовая направляющая качения с предустановленной кареткой составляет пару или (в случае установки более чем одной каретки) блок линейного перемещения.


Готовые блоки могут комплектоваться заглушками для монтажных отверстий (стальной монтажной лентой) и гофрозащитой. Последняя служит для предотвращения попадания пыли и твердых частиц на поверхность направляющих. Возможно изготовление направляющих со сквозными монтажными и глухими резьбовыми отверстиями.

Направляющие и каретки дополнительно могут подвергаться специальной физико-химической обработке (например, по технологии азотирования RAYDENT). Это делается для защиты от коррозии и улучшения эксплуатационных характеристик.

Линейные направляющие также могут комплектоваться смазочными контейнерами (для типоразмеров 15-35). Установка таких контейнеров максимально упрощена за счет унифицированной конструкции, а их применение позволяет забыть о необходимости принудительной смазки на долгое время.


Рельсовые направляющие общепромышленного типа выпускаются в двух вариантах исполнения по высоте: SBG (стандартное) и SBS (компактное). Для обоих вариантов существует несколько исполнений – с фланцем (FL) и без фланца (SL), удлиненное (FLL, SLL), компактное (FV, SV). Серия имеет 8 типоразмеров (ширина основания рельса) от 15 до 65.


Миниатюрные направляющие изготавливаются в двух классах точности и могут иметь два типа предварительного натяга (стандартный и легкий). Миниатюрные направляющие имеют два типа кареток: стандартная (SBMNS) и с повышенной нагрузочной способностью (удлиненная, SBMWS). Серия имеет три типоразмера от 9 до 15.


Серия SPG/SPS предназначена для применений, где требуется высокая скорость перемещения и низкий уровень шума. Данная серия имеет гибкий сепаратор и антифрикционную прокладку между шариками и выпускается в двух вариантах исполнения по высоте: SPG (стандартное) и SPS (компактное). Для обоих вариантов существует несколько исполнений кареток – с фланцем (FL) и без фланца (SL), удлиненное (FLL, SLL), компактное (FV, SV).Серия имеет пять типоразмеров от 15 до 35. Нагрузочные характеристики серии SPG/SPS такие же, как у серии SBG/SBS.


Результатом последних разработок стала новая серия направляющих. Она обладает более высокими нагрузочными способностями и скоростью перемещения, а также низким шумом.

В конструкции направляющих серии SBI были внесены существенные изменения. Каретка теперь имеет более жесткую структуру, увеличен радиус циркуляции шариков для увеличения плавности хода. За счет увеличенной длины каретка SBI имеет большую нагрузочную способность. Рельс SBI имеет более низкий профиль и шире базу. Подобная форма позволяет уменьшить расходы на производство и повысить линейную точность.

Направляющие новой серии обладают рядом преимуществ по сравнению со стандартной серией SBG/ SBS и аналогичными продуктами других производителей. Во-первых, Нагрузочная способность больше на 40%. Это достигается за счет увеличения длины каретки, т.е. большого количества шариков, находящихся в контакте с рельсом. При этом общая длина каретки увеличилась незначительно (на 20%).Во-вторых, ниже шум при работе – даже при предварительном натяге K2 или K3. В-третьих, выше скорость перемещения, плавность хода. Максимальная скорость перемещения – 5 м/с.

На данный момент направляющие новой серии имеют 3 типоразмера: 15, 20 и 25. В дальнейшем линейка будет дополнена остальными типоразмерами (30,35,45,55, 65).