Trục tuyến tính series WC/WCS

I. Định vị và định nghĩa cốt lõi

Định vị: Các thành phần ray dẫn hướng chuyển động tuyến tính hình trụ chính xác cao, tiêu chuẩn hóa. Là thành phần cốt lõi của hệ thống dẫn hướng tuyến tính ma sát trượt hoặc ma sát lăn đơn giản .

Đặc điểm nổi bật: " mịn "chủ yếu được thể hiện ở:

• Bề mặt mịn: Sau khi mài tinh và đánh bóng, độ nhám bề mặt thấp (thường dưới Ra0.8).
• Hình dạng thuần: Thường là một hình trụ có đường kính bằng nhau, không có ren, then hoa hoặc bậc (có thể có lỗ ren ở một hoặc cả hai đầu để lắp đặt, nhưng phần dẫn hướng vẫn giữ nguyên trơn)
• Độ chính xác cao: Có dung sai đường kính nghiêm ngặt, dung sai độ tròn và độ thẳng cao cực kỳ .

II. Cấu trúc lõi và các loại

Phân loại theo vật liệu và xử lý nhiệt:

• Trục trơn thép carbon thông thường: ví dụ như thép 45#, tôi bề mặt tần số cao. Kinh tế, độ cứng vừa phải (HRC50-55) và khả năng chống mài mòn trung bình, phù hợp với tải trọng nhẹ.
• Trục trơn bằng thép bạc đạn: ví dụ như GCr15 (SUJ2), tôi toàn bộ. Đây là loại được sử dụng phổ biến nhất, có độ cứng cao (HRC58-62), khả năng chống mài mòn tốt và độ dẻo dai lõi tuyệt vời.
• Trục trơn bằng thép không gỉ: ví dụ như SUS440C, tôi nhiệt. Chống gỉ và chịu ăn mòn, dùng trong môi trường thực phẩm, y tế và sạch sẽ.
• Trục trơn mạ crôm: Mạ crôm cứng trên nền thép carbon hoặc thép bạc đạn. Có độ cứng bề mặt cao hơn, chống ăn mòn và mài mòn tốt hơn, bề mặt sáng bóng.

Phân loại theo cấp độ chính xác:

• Cấp tiêu chuẩn: Dùng cho thiết bị tự động thông thường.
• Cấp độ chính xác: Độ thẳng cao hơn, dùng cho thiết bị đo chính xác.
• Cấp độ chính xác cao: Được sử dụng cho thiết bị đo lường và quang học cao cấp.

Phân loại theo cấu trúc:

• Trục quang đặc: Phổ biến nhất.
• Trục trơn rỗng: Giảm trọng lượng và có thể dùng để luồn dây hoặc dẫn chất làm mát.

III. Các tính năng và ưu điểm chính

Hiệu quả chi phí cực kỳ cao

So với các thanh trượt tuyến tính bi/con lăn, sự kết hợp giữa trục trơn và đơn vị trượt tuyến đã giải pháp dẫn hướng tuyến tính có chi phí thấp nhất rất phù hợp cho các ứng dụng nhạy cảm về chi phí và nơi mà yêu cầu về tải trọng và độ chính xác không quá cao.

• Thiết kế linh hoạt và lắp đặt tương đối đơn giản

Trục quang bản thân có cấu trúc đơn giản và có thể dễ dàng cố định vào khung thông qua giá đỡ trục (kiểu mặt bích hoặc kiểu vuông) . Bố trí linh hoạt và có thể đạt được một trục, hai trục hoặc thậm chí nhiều trục các cấu trúc đỡ.

Hệ thống là mở và dễ dàng lắp ráp cũng như bảo trì.

• Có hiệu suất vận hành cơ bản

Khi sử dụng cùng với vòng bi tuyến tính, có thể đạt được chuyển động tuyến tính trơn tru. Mặc dù lực cản ma sát cao hơn so với dẫn hướng bi, nhưng thấp hơn nhiều so với ma sát trượt thông thường.

Có thể chịu được tải trọng hướng kính nhất định.

• Khả năng chống ăn mòn tốt và thẩm mỹ cao (cụ thể chỉ các trục nhẵn mạ crom):

Lớp crôm cứng không chỉ đẹp về mặt thẩm mỹ mà còn chống gỉ, phù hợp với các thiết bị có yêu cầu cao về hình thức bên ngoài.

• Tính tiêu chuẩn hóa và khả năng tiếp cận

Có các dãy đường kính tiêu chuẩn (ví dụ như φ6, φ8, φ10, φ12, φ16, φ20, φ25...) Chiều dài có thể tùy chỉnh và nguồn cung thị trường dồi dào.

IV. So sánh với lõi của dẫn hướng tuyến tính bi/con lăn (ví dụ như MGN/HGH)

V. Các lĩnh vực ứng dụng điển hình

Hệ thống trục quang học, với lợi thế chi phí cực thấp, vẫn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Tự động hóa không chính xác loại nhẹ: cơ chế cấp liệu, cơ chế dừng-dừng, cơ chế nâng đơn giản.
• Thiết bị văn phòng và gia dụng: Các đầu quét của máy in, máy quét và máy photocopy di chuyển.
• Thiết bị đóng gói công nghiệp nhẹ: trục dẫn hướng phụ cho máy dán nhãn và máy đóng gói.
• máy in 3D (mô hình FDM tầm thấp): Dẫn hướng trục X/Y/Z.
• Các bộ phận trượt của cửa, cửa sổ và đồ nội thất.
• Được sử dụng như một "trục dẫn hướng" chứ không phải là "trục truyền động": ví dụ, khi kết hợp với trục vít bi, trục vít chịu trách nhiệm truyền động và mang tải, trong khi trục trơn chỉ có nhiệm vụ ngăn bàn làm việc quay (thanh chống xoay).

VI. Lựa chọn và các điểm chính khi sử dụng

• Nhận biết các giới hạn: Trước hết, cần làm rõ liệu ứng dụng có yêu cầu về độ cứng vững, độ chính xác và mô-men xoắn hay không . Nếu có, nên cân nhắc trực tiếp sử dụng dẫn hướng tuyến tính.
• Lựa chọn đường kính và chiều dài: Đường kính là yếu tố chính quyết định độ cứng vững. Chiều dài càng lớn thì đường kính yêu cầu càng lớn để tránh võng do trọng lượng bản thân. Tỷ lệ chiều dài trên đường kính (L/D) thường có giới hạn kinh nghiệm.
• Khoảng cách đỡ (điểm chính): Khoảng cách (nhịp) giữa hai điểm đỡ phải ngắn nhất có thể để giảm thiểu biến dạng uốn. Đối với hành trình dài, một đa hỗ trợ cấu trúc phải được áp dụng.
• Lựa chọn ổ bi đi kèm: ổ bi trượt tuyến tính (chi phí thấp, tốc độ cao), ổ bi kim trượt tuyến tính (khả năng chịu tải cao, tốc độ thấp) hoặc bạc đạn không dầu (chi phí thấp nhất, yêu cầu bôi trơn).
• Độ song song khi lắp đặt: Khi sử dụng nhiều trục quang học, việc đảm bảo độ song song tuyệt đối là cực kỳ khó khăn nhưng rất quan trọng ; nếu không, sẽ dẫn đến kẹt và tăng mài mòn mạnh. Cần có công cụ chuyên nghiệp để hiệu chỉnh.
• Cần phải bôi trơn: Ngay cả khi sử dụng ổ bi trượt tuyến tính, việc bôi trơn định kỳ vẫn cần thiết để giảm mài mòn và ngăn ngừa gỉ sét (trừ loại bằng thép không gỉ và loại mạ crôm).

Trục quang học là thành phần cơ bản nhất, tiết kiệm chi phí nhất, nhưng cũng bị giới hạn về hiệu năng nhất trong lĩnh vực chuyển động tuyến tính. Bản chất của nó là một "thanh chính xác" , và lợi thế cốt lõi của nó chỉ nằm ở chi phí thấp và cấu trúc đơn giản . Trong thiết kế cơ khí chính xác hiện đại, trục quang học đang ngày càng bị thay thế bởi các thanh trượt tuyến tính kiểu lăn có ưu thế vượt trội về tổng thể hiệu năng. Tuy nhiên, trong những trường hợp tải trọng cực nhẹ, yêu cầu độ chính xác thấp, không gian rộng rãi và áp lực về chi phí rất lớn , hệ thống trục quang học vẫn là một lựa chọn khả thi không thể bỏ qua. Việc lựa chọn trục quang học đồng nghĩa với việc các kỹ sư phải đưa ra sự đánh đổi rõ ràng và đôi khi khó khăn giữa chi phí và Hiệu suất .