Линейный вал серии WC/WCS

Гладкий вал — это металлический прямой вал, поверхность которого подверглась точной обработке (обычно шлифовке), имеет цилиндрическую форму и отличается высокой размерной точностью, высокой прямолинейностью и низкой шероховатостью поверхности. Сам по себе он является базовым компонентом и должен использоваться совместно с линейными подшипниками (такими как линейные шариковые подшипники и линейные роликовые подшипники с игольчатыми роликами) или скользящими втулками для создания системы линейного движения.

Appurtenance:

Скачать:

Введение

I. Основное позиционирование и определение

Позиционирование: высокоточные стандартизированные цилиндрические направляющие компоненты для линейного движения. Это основной компонент систем линейного направления скользящего трения или простого качения .

Ключевая особенность: " гладкий "проявляется в следующем:

Гладкая поверхность: После тонкой шлифовки и полировки шероховатость поверхности низкая (обычно ниже Ra0,8).
Чистая форма: Обычно цилиндр равного диаметра без резьбы, шпоночных пазов или ступеней (на одном или обоих концах могут быть резьбовые отверстия для установки, но направляющая часть остается гладкой)
Высокая точность: Отличается строгой допусками по диаметру, круглости и чрезвычайно высокой прямолинейностью .

II. Основная конструкция и типы

Классифицируются по материалу и термообработке:

Гладкий вал из обычной углеродистой стали: например, сталь 45#, поверхностная высокочастотная закалка. Экономичный вариант с умеренной твердостью (HRC50-55) и средним износостойкостью, подходит для легких нагрузок
Гладкий вал из подшипниковой стали: например, GCr15 (SUJ2), закалка по всему объему. Наиболее широко используемый материал, обладает высокой твердостью (HRC58-62), хорошим сопротивлением износу и отличной вязкостью сердцевины.
Гладкий вал из нержавеющей стали: например, SUS440C, закаленный. Обладает антикоррозионными свойствами, используется в пищевой, медицинской промышленности и в чистых помещениях.
Гладкий хромированный вал: Твердый хром наносится на основу из углеродистой или подшипниковой стали. Имеет более высокую поверхностную твердость, повышенную устойчивость к коррозии и износу, а также блестящий внешний вид.

Классификация по классу точности:

Стандартный класс: Используется для общего автоматизированного оборудования.
Класс точности: Повышенная прямолинейность, применяется в прецизионных приборах.
Высокоточный класс: Используется для высокоточных измерительных и оптических приборов.

Классифицируются по конструкции:

Сплошная оптическая ось: Наиболее распространённый вариант.
Полый гладкий вал: Уменьшает вес и может использоваться для прокладки проводов или подачи охлаждающей жидкости.

III. Основные особенности и преимущества

Исключительно высокая рентабельность

По сравнению с шариковыми/роликовыми направляющими, сочетание гладкий вал и линейные подшипники iS наиболее экономичное решение для линейного направляющего, которое отлично подходит для применений, чувствительных к стоимости, где нагрузочные и точностные требования не являются экстремальными.

Гибкий дизайн и относительно простой монтаж

Оптический вал сам по себе имеет простую конструкцию и может легко крепиться к раме с помощью опоры вала (фланцевого или квадратного типа) . Компоновка гибкая и может обеспечивать одноосевое, двухосевое или даже многоосевое опорные конструкции.

Система открыто исполнение, а также простоту сборки и обслуживания.

Обладает базовыми эксплуатационными характеристиками

При использовании совместно с линейными подшипниками возможно достижение плавного линейного движения. Хотя сила трения выше, чем у шариковых направляющих, она значительно ниже, чем у обычного скольжения.

Выдерживает определённую радиальную нагрузку.

Хорошая коррозионная стойкость и внешний вид (специально относится к хромированным гладким валам):

Слой твёрдого хрома не только эстетически привлекателен, но и устойчив к ржавчине, что делает его подходящим для оборудования с высокими требованиями к внешнему виду.

Стандартизация и доступность

Существуют стандартные серии диаметров (например, φ6, φ8, φ10, φ12, φ16, φ20, φ25...), длина может быть индивидуальной, а поставка на рынке обширна.

IV. Сравнение с направляющими шариковыми/роликовыми линейными системами (например, MGN/HGH)

Характеристика	Линейный вал + система втулок	Шариковые/роликовые линейные направляющие (например, MGN/HGH)
Принцип направления	Вал вращается или остается неподвижным, в то время как втулка скользит/катится по нему. Обычно открыто структура.	Блок каретки катится по прецизионной направляющей. Это закрытый или полуоткрытый структура.
Тип трения	Скользящее трение или точечное качение с низкой точностью.	Качение высокой точности (шарики или ролики).
Жесткости	Низкий. Выполняет функцию консольный опоры, обеспечивая очень слабую сопротивление опрокидывающим и боковым моментам.	Очень высокий. Спроектирован с четырёхточечным контактом, обеспечивая исключительно высокую прочность сопротивление опрокидывающим и боковым моментам.
Точность	Относительно низкая. Подвержен накопительным погрешностям из-за отклонений от прямолинейности вала, зазоров в втулках и особенностей монтажа.	Очень высокий. Гарантированная высокая точность (параллельность, прямолинейность) изготавливается на заводе, обеспечивает стабильную точность после установки.
Грузоподъемность	Допустимы радиальные нагрузки, но почти не способен воспринимать опрокидывающие моменты .	Высокая грузоподъёмность во всех четырёх направлениях, специально разработан для восприятия опрокидывающих моментов .
Скорость работы	Низкий и средний. Склонен к вибрации и выделению тепла на высоких скоростях.	Подходит для высокая скорость и высокое ускорение движение.
Требования к установке	Обманчиво просто; достижение высокой точности (например, параллельность двух валов) является очень сложным , требует высоких стандартов обработки и регулировки монтажной поверхности.	Имеет прецизионные опорные поверхности для крепления; точность обеспечивается простым затягиванием винтов, обеспечивает хорошую воспроизводимость при установке .
Уплотнение и срок службы	Открытая конструкция, склонна к загрязнению, требует частой очистки и смазки, что приводит к относительно короткому сроку службы.	Интегрированные многослойные уплотнения обеспечивают защиту от пыли и влаги, хорошо удерживают смазку и обладают длительным сроком службы.
Расходы	Очень низкий (для самих компонентов).	Высокий
Основной недостаток	Низкая жесткость, низкая точность и малая допустимая нагрузка по моменту.	Высокая стоимость
Философия применения	«Достаточно хорошо для базового направления». Подходит для легких, недорогих, неточных применений без значительных боковых нагрузок.	«Точное и надежное направление и несущая способность». Подходит для применений, требующих высокой нагрузки, высокой точности, высокой скорости и высокой жесткости.

V. Типичные области применения

Оптическая осевая система, обладающая экстремальным преимуществом в стоимости, до сих пор широко используется в следующих областях:

Легкая неточная автоматизация: механизм подачи, механизм остановки, простой механизм подъема.
Офисное и бытовое оборудование: Сканирующие головки принтеров, сканеров и копиров передвигаются.
Оборудование для упаковки в легкой промышленности: вспомогательные направляющие валы для этикетировочных и упаковочных машин.
3D-принтер (недорогая модель FDM): Направляющие по осям X/Y/Z.
Подвижные части дверей, окон и мебели.
Используется как «направляющий вал», а не как «ведущий вал»: например, при использовании в паре с шариковинтовой передачей, винт отвечает за привод и несущую способность, в то время как гладкий вал предотвращает вращение рабочего стола (стержень против вращения).

VI. Выбор и ключевые моменты использования

Учитывайте ограничения: Прежде всего, необходимо уточнить есть ли требования к жесткости, точности и крутящему моменту в применении . Если да, следует сразу рассмотреть линейные направляющие.
Выбор диаметра и длины: Диаметр является основным фактором, определяющим жесткость. Чем больше длина, тем больший диаметр требуется, чтобы предотвратить провисание из-за собственного веса. Соотношение длины к диаметру (L/D) обычно имеет эмпирические ограничения.
Расстояние между опорами (ключевой параметр): Расстояние (пролет) между двумя точками опоры должно быть как можно короче, чтобы минимизировать изгиб. Для длинных ходов рекомендуется многоопорная поддержка необходимо принять конструкцию.
Выбор парных подшипников: линейные шариковые подшипники (низкая стоимость, высокая скорость), линейные игольчатые подшипники (высокая грузоподъемность, низкая скорость) или масляные втулки без смазки (наименьшая стоимость, требует смазки).
Параллельность установки: При использовании нескольких оптических осей обеспечение абсолютной параллельности чрезвычайно сложно, но крайне важно ; в противном случае это приведет к заклиниванию и резкому увеличению износа. Для настройки требуются профессиональные инструменты.
Требуется смазка: Даже при использовании линейных шариковых подшипников требуется регулярная смазка для уменьшения износа и предотвращения коррозии (за исключением изделий из нержавеющей стали и с хромированным покрытием).

Оптическая ось является наиболее фундаментальным, экономичным, но и наиболее ограниченным по производительности компонентом в области линейного движения. Её суть — это "точная палочка" , а основные преимущества заключаются исключительно в низкой стоимости и простой конструкции . В современном точном механическом проектировании она всё чаще заменяется роликовыми линейными направляющими, которые обладают комплексными преимуществами по производительности. Однако в тех случаях, когда нагрузка чрезвычайно мала, требования к точности низкие, пространство открытое, а давление по стоимости огромно , система оптической оси остаётся жизнеспособным вариантом, которым нельзя пренебрегать. Выбор оптической оси означает, что конструкторы должны чётко пойти на компромисс, который иногда бывает трудным, стоимость и производительность .