Dans la fabrication industrielle, l'élément de guidage est la clé pour garantir le fonctionnement précis et la production efficace des équipements. Les guides à rouleaux et le rail de guidage linéaire, en tant que composants typiques du rail de guidage, représentent respectivement des approches technologiques traditionnelles et modernes. En tant que rail de guidage rotatif traditionnel, le guidage à rouleaux domine depuis longtemps le marché des applications de faible précision et de faible charge en raison de sa structure simple et de son faible coût. D'autre part, les guides linéaires, en tant que composant essentiel du mouvement linéaire de précision moderne, sont devenus la pierre angulaire de la fabrication de précision et de l'automatisation grâce à leur précision, leur capacité portante et leur fiabilité supérieures. Cet article analysera systématiquement la différence entre les deux aspects de la composition de la structure, les indicateurs de performance et les scénarios d'application, et fournira une référence aux ingénieurs pour choisir le modèle approprié.
Différences structurelles majeures
(I) Structure du rouleau : simple et directe, mais avec des fonctionnalités limitées
La conception centrale du rouleau est « la combinaison de l’arbre et du rouleau », qui tourne par contact roulant. Ses caractéristiques structurelles peuvent être résumées comme suit :
1. Conception du rail de guidage rotatif : le rouleau tourne autour de l'arbre, transférant la puissance par friction de roulement. Convient aux situations où une rotation unidirectionnelle ou un mouvement alternatif à basse fréquence est requis. Matériau et construction : Le corps du rouleau est généralement en métal (par exemple, acier, aluminium) ou en plastique technique (par exemple, nylon, éther de polyoxyéthylène) et peut être chromé ou pulvérisé pour améliorer la résistance à l'abrasion. L'arbre est généralement en acier et relié au corps du rouleau par un roulement ou un manchon.
3. Pas de système de circulation : l'élément de défilement d'un rouleau à rouleaux croisés (tel qu'une bille) roule uniquement dans une zone locale, sans rainure de retour du rouleau ni chemin de circulation, ce qui entraîne une friction élevée et une usure concentrée.
Source : Sohu.com, « Structure et composants du guide linéaire »
(II) Structure de guidage linéaire : coordination précise et fonctionnalité puissante
Les guides linéaires atteignent un faible frottement et une haute précision grâce au système de circulation des éléments roulants. Sa structure peut être divisée en les éléments principaux suivants :
1. Système de circulation des éléments roulants : une bille ou un rouleau en acier circule entre la glissière et le rail de guidage à travers la rainure de retour de la bille, convertissant la friction de glissement en friction de roulement et réduisant considérablement le coefficient de friction.
2. Coordination multi--composants :
1. Rail de guidage : un composant fixe qui fournit une surface de référence pour le mouvement linéaire. Il est généralement fabriqué en acier à roulement en chrome à haute teneur en carbone (GCr15) ou en acier inoxydable. Curseur : un composant mobile boulonné à un établi avec-support de bille intégré et rainure de retour de bille.
3. Support de sphère : soutient la sphère, maintient une répartition uniforme, évite les forces inégales.
4. Composants d'étanchéité : cache-poussière, essuie-glace, etc., pour empêcher la poussière, le liquide de coupe et autres corps étrangers de pénétrer dans le curseur.
3. Conception modulaire : le rail de guidage peut être cousu ensemble et étendu pour s'adapter à différentes exigences de voyage ; différents types de curseurs (par exemple brides et carrés) permettent une installation flexible dans une variété de structures.
Comparaison des performances des services
(I) Précision : micron contre millimètre
La précision du rouleau transversal dépend entièrement de la précision de l'usinage. En raison du frottement de glissement et de l'abrasion, les erreurs de positionnement augmentent considérablement après une longue utilisation et ne peuvent généralement atteindre qu'une précision millimétrique. D'autre part, les guides linéaires atteignent une précision de positionnement submicronique grâce à la précharge (telle que la coordination des interférences) et à des conceptions de chemins de roulement de haute -précision (telles que l'arc gothique), qui répondent aux exigences de haute précision des machines-outils CNC, des équipements semi-conducteurs et d'autres applications. (2) Capacité de charge : la transition de « léger » à « lourd ».
Les rouleaux transversaux ne peuvent supporter que des charges radiales, et les charges nominales sont généralement inférieures à 10 kN, ils conviennent donc aux applications à charges légères (par exemple les bandes transporteuses). D'autre part, les guides linéaires peuvent résister simultanément à des charges radiales, axiales et de moment. Les rails de guidage moyens et lourds peuvent être évalués à 80 kN ou plus (comme les rails de guidage à rouleaux lourds) pour répondre aux exigences des applications lourdes telles que les bras robotisés et les presses.
(3) Durée de vie et fiabilité : dizaines de milliers d'heures. Des milliers d'heures
Le frottement de glissement des rouleaux transversaux peut entraîner une usure rapide, entraînant une durée de vie de quelques milliers d'heures seulement, nécessitant un remplacement fréquent. Les guides à friction de roulement des guides linéaires réduisent l'usure, ont une durée de vie utile de dizaines de milliers d'heures et ont de longs intervalles de maintenance (par exemple, la graisse est remplacée tous les deux ans), ce qui améliore considérablement la fiabilité.
(4) Caractéristiques de friction : équilibre entre faible résistance et haute sensibilité.
Les rouleaux transversaux ont un coefficient de frottement de glissement élevé (0.1 -0.3), ce qui leur confère une résistance de démarrage élevée, adaptée aux applications à faible vitesse. Les guides linéaires ont un très faible coefficient de frottement de roulement (0,001-0,003), une sensibilité de mouvement élevée, une vitesse élevée (au-dessus de 1 m/s) et un mouvement fluide.
INTRODUCTION Scénarios d'application typiques et points saillants de la sélection
(I) Applications à rouleaux croisés : faible-coût, faibles-exigences de précision
1. Transport de faible-précision : bandes transporteuses traditionnelles et équipements de manutention simples (par exemple, lignes de tri en entrepôt).
2. Équipements sensibles au coût : petites machines d'emballage et équipements d'automatisation non-standard (par exemple, lignes d'assemblage simples).
3. Points de sélection : poids léger (moins de 5 kN), faible vitesse (moins de 0,5 m/s), environnement doux (non-corrosif, non-poussiéreux).
Applications de guidage linéaire : haute-précision : haute précision et exigences de haute-fiabilité
1. Usinage de précision : machines-outils CNC (positionnement submicronique requis) et découpeuses laser (traduction à grande vitesse-).
2. Ligne de production automatisée : bras robotiques (couplage multiaxial), assemblage de composants électroniques (positionnement au niveau micrométrique-).
3. Spécialités : équipements d'imagerie médicale (scanners CT, exigeant une grande rigidité) et aérospatiale (résistance élevée aux températures et aux radiations). Points forts sélectionnés :
1. Charge et vitesse : faites correspondre la charge nominale (par exemple, train léger sur rail<20kN, heavy rail >50 kN) à la vitesse de déplacement (par exemple, faible vitesse<0.1m/s, high speed >1m/s).
2. Niveau de précision : sélectionnez un guide P0-P5 (P0 pour une précision maximale, P5 pour une précision générale).
3. Adaptabilité à l'environnement : étanchéité anti-poussière- (par exemple, protection IP65 pour les équipements médicaux), revêtement résistant à la corrosion (par exemple . 316 litres d'acier inoxydable pour les applications chimiques).
4. Dureté et amortissement : les applications à charges lourdes nécessitent une augmentation de la prétension (par exemple, une précharge moyenne ou forte) pour réduire les vibrations.
Conclusion
La principale différence entre les guides à rouleaux et les guides linéaires réside dans la complexité de la structure, la limite des performances et les scénarios d'application. La structure du rail de guidage à rouleaux est simple et adaptée aux applications à faible coût-, mais sa précision, sa durée de vie et sa capacité portante sont limitées. Les guides linéaires sont le premier choix pour la fabrication de précision et l'automatisation en raison de leur conception précise, de leur haute fiabilité et de leur longue durée de vie. Avec les progrès de l'Industrie 4.0, les guides linéaires remplacent progressivement les guides à rouleaux, en particulier dans les domaines haut de gamme tels que la robotique et les semi-conducteurs. Les facteurs de charge, de précision, de coût et environnementaux doivent être pris en compte lors de la sélection du rail de guidage. Par exemple, les guides à rouleaux peuvent être utilisés pour réduire les coûts à faible charge et à faible vitesse, tandis que les guides linéaires sont essentiels pour les applications de haute précision et à grande vitesse afin de garantir des performances optimales.
