Kể từ khi giới thiệu ổ trục tuyến tính Ball Bushing, một hướng dẫn tròn được Thomson phát minh vào những năm 1940, lĩnh vực hướng dẫn tuyến tính Ball tròn đã không ngừng phát triển.Với việc cải thiện khả năng tải, tuổi thọ và đơn giản hóa sản xuất, hướng dẫn tuyến tính với ma sát gần bằng 0 được sử dụng ngày càng rộng rãi.Kể từ khi giới thiệu các hướng dẫn vuông và tuyến tính vào những năm 1970, câu hỏi chính cho các kỹ sư thiết kế là: chúng ta nên sử dụng các hướng dẫn tròn hay vuông?
Mặc dù các yêu cầu mài khác nhau vốn có trong thiết kế dẫn đến chi phí ban đầu của hướng dẫn vuông gấp nhiều lần so với hướng dẫn tròn, các kỹ thuật sản xuất mới và kinh tế quy mô đã cho phép hướng dẫn vuông cạnh tranh mạnh mẽ với hướng dẫn tròn trong phạm vi ứng dụng rộng hơn .Sau khi vào lĩnh vực máy công cụ, giờ đây có thể thấy việc sử dụng các hướng dẫn vuông trong nhiều ứng dụng trong đó các hướng dẫn tròn chỉ được sử dụng một lần.Tuy nhiên, doanh số của vòng bi tuyến tính tròn vẫn tăng lên hàng năm.Do tính độc đáo vốn có và các đặc điểm thuận lợi phù hợp cho các ứng dụng cụ thể, hướng dẫn ống lót bóng vẫn còn phổ biến, quan trọng nhất là vì chúng có hình tròn và chân vuông đôi khi không khớp với các lỗ tròn.
Để áp dụng đúng loại hướng dẫn tuyến tính cho các ứng dụng cụ thể, kỹ sư thiết kế phải xem xét các ưu điểm và khả năng của từng hướng dẫn.Việc xem xét đầu tiên phải là các yêu cầu thiết kế, cần xem xét tải trọng, độ chính xác, độ cứng, hoàn thiện, kích thước hình học và các yếu tố quan trọng khác.Nói chung, có một sự tương tác giữa các yêu cầu này.
Các sản phẩm dẫn hướng vuông có thể đáp ứng tốt nhu cầu của các ứng dụng tải cao đòi hỏi độ cứng cao. Ví dụ, tải tối đa của hướng dẫn vuông 25 mm có thể lên tới 20 kN. Khi chạy song song giữa hướng dẫn ổ trục và hướng dẫn, nó có thể đạt độ chính xác 3 ~ 10m / m.Đường bóng trong sản phẩm hướng dẫn này được nối đất chính xác sao cho hướng dẫn được khớp chính xác với bóng, nghĩa là ghế chạy trên hướng dẫn bóng chỉ có thể lớn hơn một chút so với đường kính của quả bóng.Điều này dẫn đến diện tích tiếp xúc lớn hơn giữa bóng và ghế dưới tải so với cụm dẫn hướng tròn, trong đó cả bóng và ghế bên trong (trục) đều là các bề mặt lồi.Do đó, khi quả bóng phẳng dưới tải, độ cứng của ổ đỡ dẫn hướng vuông sẽ tăng theo hệ số năm khi tải.
Đường ray dẫn hướng vuông cũng có thể được sử dụng với các điều kiện tải trước, từ nhẹ (3% tải trọng động định mức) đến nặng (13% tải trọng động định mức).Ứng dụng điển hình của vòng bi dẫn hướng vuông là trong ngành công cụ máy móc, đòi hỏi khả năng chịu tải rất cao, độ cứng và độ chính xác.Do ổ trục đã trải qua một biến dạng ban đầu, nên việc tải lại tiếp tục làm giảm lượng biến dạng dưới tải.Cho đến nay, chúng ta đã thảo luận về vòng bi với vòng bi cầu.Điều đáng chú ý là vòng bi dẫn hướng vuông với các yếu tố loại con lăn hình trụ cũng có sẵn nếu khả năng tải cao hơn (hơn hai lần) so với dẫn hướng bóng vuông được yêu cầu mà không làm tăng kích thước đường bao.
Sau khi hướng dẫn vuông có thể đáp ứng các yêu cầu về khả năng tải, độ cứng và độ chính xác, nhiều kỹ sư sẽ không tiến hành các thử nghiệm tiếp theo.Tuy nhiên, điều này dẫn đến giảm hiệu năng hệ thống và tăng chi phí trả trước và bảo trì.Sản phẩm dẫn hướng tròn có nhiều ưu điểm, một trong số đó là nó có thể hoạt động trơn tru khi được gắn trên bề mặt dưới chân với sai số độ phẳng vượt quá 150 mm / m.Khi vòng bi tuyến tính cứng được gắn trên các con lăn, tại các góc nghiêng và ở các góc cạnh, các lỗi phẳng trên bề mặt lắp ráp thường gây ra ràng buộc, dẫn đến kéo cao hơn và giảm tuổi thọ lên đến 50%.Để giải quyết vấn đề này, trong quá trình lắp ráp, cần phải cắt tỉa nghiêm ngặt bề mặt khớp, hoặc điều chỉnh từng bộ phận cho miếng đệm và điều chỉnh nó để hoạt động bình thường, điều này sẽ làm tăng chi phí.Đối với các ứng dụng gia công tinh vi hơn, chi phí vận hành và chi phí vận hành tăng lên do yêu cầu bảo trì tăng.Chi phí rất khác nhau, từ dưới 100 đô la đến hàng ngàn đô la.Với các sản phẩm ray dẫn hướng tròn, vòng bi có thể được lắp đặt vào khung hình ống hàn hoặc cố định trực tiếp vào sàn nhà máy bê tông.
Vòng bi tuyến tính với ống lót bóng có thể được điều chỉnh phù hợp với nhiều điều kiện do khả năng điều chỉnh trung tâm.Bởi vì trục là hình tròn, ống lót bóng quay tự do khi nó lăn quanh trục.Chiều cao lắp của hai thanh dẫn liền kề có thể hơi khác nhau và chênh lệch từ 1 đến 2 mm là chấp nhận được khi các thanh dẫn được gắn ở các khoảng cách từ 300mm trở lên.Tương tự, các vòng vỏ trên hầu hết ống lót bóng được thiết kế để đảm bảo rằng mỗi ổ trục tuyến tính quay tối đa 1/2 độ ở góc nhúng và trượt để phù hợp với độ phẳng hoặc sai số căn chỉnh.Nền tảng trục được sử dụng để hạn chế ống lót bóng và hỗ trợ đường ray dẫn hướng thường được làm bằng nhôm, có độ linh hoạt kém hơn để thích ứng với lỗi song song tối đa 25m giữa mỗi trục.Kết quả là một khởi động hiệu quả với hệ số ma sát từ 0,001 đến 0,004 trong điều kiện không đạt yêu cầu.Việc cài đặt các hướng dẫn tuyến tính cho các khung hình ống hàn là phổ biến trong tự động hóa nhà máy.Trong nhiều ứng dụng OEM, các bề mặt lắp ráp được vẽ các ống và tấm kim loại.Trong các điều kiện này, các hướng dẫn tròn thường được cài đặt nhanh hơn và chạy trơn tru hơn các hình vuông.
Một lợi thế đáng kể của sản phẩm dẫn hướng tròn là tấm tròn có thể hỗ trợ trục ở cuối, thực hiện thiết kế ổ trục tuyến tính tròn kéo dài khoảng cách từ 12 đến 24 lần đường kính của trục. Thiết kế này có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau từ hệ thống cầu trục trong tự động hóa nhà máy đến việc lựa chọn và đặt các mô-đun trong các máy mẫu DNA.Trục di chuyển được xây dựng hoàn toàn bởi hai đầu của trục cố định.Cho dù bề mặt máy giữa hai điểm là gì, cho dù chỉ có một điểm, độ chính xác của thiết bị sẽ không bị ảnh hưởng, chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của thiết bị hỗ trợ cuối.Ngoài ra, nếu bạn muốn sử dụng một hướng dẫn tuyến tính cho một bộ hệ thống truyền động trục vít, bạn chỉ cần đục ba lỗ trên một tấm, nghĩa là dựa trên sự hỗ trợ của hai hướng dẫn tròn và ổ trục vít, dễ nhất phương pháp để làm.Với thiết kế này, không cần phải điều chỉnh trong quá trình lắp ráp.
Giải pháp hướng dẫn vuông cho vấn đề căn chỉnh yêu cầu chỉ sử dụng một hướng dẫn.Vì nó có thể hỗ trợ mô-men xoắn theo mọi hướng, không cần sử dụng vòng bi dẫn hướng vuông trong các cặp dẫn hướng hoặc thậm chí trong các cặp vòng bi.Đối với tải trọng nhẹ, tức là tải trong phạm vi tải trọng và công suất mô-men xoắn, ổ trục dẫn hướng vuông có thể cung cấp hướng dẫn mong muốn, nhưng không phải tất cả các sản phẩm dẫn hướng vuông đều có thể được thiết kế cho loại hoạt động này.Hướng dẫn này giúp loại bỏ vấn đề sắp xếp hai hướng dẫn trên bề mặt mở rộng dần.Tuy nhiên, vẫn phải xem xét rằng hướng dẫn hình vuông không được thiết kế để sắp xếp khoảng cách và hỗ trợ kết thúc bằng cách căn chỉnh thông qua cơ chế truyền dẫn.Do tải lệch tâm, một hướng dẫn duy nhất có thể không phù hợp cho các ứng dụng có dấu chân chuyển động rộng, chẳng hạn như 300mm.Trước khi đưa ra quyết định, cần kiểm tra đánh giá mô-men xoắn của hướng dẫn và độ cứng của nó dưới tải mô-men xoắn.
Thiết kế linh hoạt là một xem xét rất quan trọng trong việc lựa chọn thành phần.Thông thường, để đạt được hiệu suất tối ưu, các thành phần phải được sửa đổi để cải thiện chức năng hoặc để phù hợp với không gian mong muốn.Vòng bi dẫn hướng vuông nhỏ gọn hơn vòng bi ống tròn khi so sánh với xếp hạng tải.Theo cách này, nếu hình học hỗ trợ các yêu cầu hệ thống của người dùng GG, người dùng sẽ có lớp vỏ được tối ưu hóa khá tốt.Tuy nhiên, nếu cần sửa đổi, điều này dễ thực hiện hơn trên các hệ thống dẫn hướng tròn.Trục tròn có thể được cấu hình theo một số cách để phần cuối của trục được cố định và có thể được sử dụng như một thành phần cấu trúc trong tổ hợp lớn, và có thể được định tâm và xuyên tâm qua các lỗ khoan, mặt phẳng và đường kính của hộp trục .Với trục tròn, ống lót bóng có thể được mua riêng, có thể là sự nhàm chán của các thành phần liền kề, cũng như nhôm hoặc thép
Bảng trục khớp.Bảng trục làm cho ổ trục dễ lắp đặt và cho phép một lề nhất định để sửa đổi.
Trong một số ứng dụng, độ phẳng có thể là một yếu tố chính khác cần xem xét.Vòng bi ống lót có xu hướng chạy rất trơn tru và sự khác biệt giữa hướng dẫn vuông và tròn thường được cảm nhận bằng tay, mặc dù có thể có sự khác biệt nhỏ giữa các thành phần và ứng dụng và thường thiếu dữ liệu độ phẳng liên quan đến ngành.Điểm tiếp xúc trên bề mặt lồi giữa bóng và hướng dẫn giảm thiểu khả năng mài mòn.Ống lót bóng thường hoạt động dưới khe hở nhỏ hoặc tải trọng nhẹ từ 1 đến 2% tải trọng động định mức, cải thiện độ ổn định.Do tính nhất quán cao và tải trước của chúng, vòng bi dẫn hướng vuông có thể được sử dụng trong một số"e; notch"e; các trường hợp.Trong hầu hết các trường hợp, điều này là khả thi, nhưng nếu cần vòng bi cấp dụng cụ, hướng dẫn tròn có thể có lợi hơn.Ngoài ra, do hình dạng tròn đơn giản của nó, các con dấu trên ống lót tròn có xu hướng đáng tin cậy hơn và tạo ra ít lực cản hơn.Cần gạt hướng dẫn vuông phải phù hợp với đường bóng trong hướng dẫn để đạt được một con dấu bền.
Cân nhắc cuối cùng khi lắp đặt các thanh dẫn tròn là ống lót polymer không bóng trên trục.Vật liệu lớp chịu lực hiệu suất cao phù hợp với nhôm hoặc các chất nền khác có thể được sử dụng để cung cấp khả năng chịu tải tốt (tương đương 20% khả năng chịu tải của ống lót bóng) và hệ số ma sát thấp hơn trong khoảng 0,05 đến 0,25.Vòng bi có thể hoạt động trơn tru trong môi trường khắc nghiệt với các hạt có khả năng làm hỏng ống lót bóng kín, hoặc có thể hoạt động bình thường trong các hệ thống ổ bi bị hư hỏng do tải trọng va đập.Mặt khác, tiếng ồn của chu kỳ bóng có thể là một vấn đề trong vòng bi dẫn hướng bóng hoặc vòng bi dẫn hướng vuông, nhưng phần lớn không nằm trong trường hợp của các vòng bi ống lót này.Không cần trục thép cứng với ống lót bóng vì các bề mặt tiếp xúc được phân bố trên một khu vực rộng lớn.Trục thép không gỉ có thể được sử dụng cho cả môi trường sạch như chất bán dẫn và dược phẩm và môi trường khắc nghiệt như chế biến thực phẩm.
Trong nhiều trường hợp, các nhà thiết kế có sự linh hoạt lớn trong việc lựa chọn công nghệ.Tinh chỉnh hiệu năng của hệ thống với các thành phần tốt nhất cho từng chức năng tạo ra giải pháp tốt nhất, giúp chuyển thành lợi thế cạnh tranh về chi phí và hiệu suất.Tuy nhiên, để đạt được giải pháp tối ưu này, cần tính đến tổng chi phí lắp đặt, cũng như gia công, hoàn thiện bề mặt và chi phí lắp đặt.