2.1.6 Направляющие качения

Направляющие качения обладают хорошими характеристиками трения, равномерностью и плавностью движения на малых скоростях, высокой точностью установочных перемещений при длительном сохранении точности; малым тепловыделением, простотой системы смазывания. Трение в направляющих качения практически не зависит от скорости движения.

Недостатками направляющих качения по сравнению с направляющими скольжения являются высокие трудоёмкость изготовления и стоимость, низкое демпфирование колебаний, повышенная чувствительность к загрязнениям.

Наибольшее распространение в металлорежущих станках имеют направляющие, в которых трение качения создаётся при свободном прокатывании тел качения (шариков или роликов) между движущимися поверхностями. В такой конструкции есть возможность разместить значительное число тел качения в зоне контакта и обеспечить необходимые жёсткость и точность движения. При большой длине хода используют направляющие с циркуляцией тел качения, которые свободно возвращаются на рабочую дорожку по каналу возврата.

Материал и конструктивные формы направляющих качения сходны с направляющими скольжения. Однако для направляющих качения необходимы твёрдые и однородные рабочие поверхности. Чугун применяют сравнительно редко лишь при небольших нагрузках. В основном используют стальные закалённые направляющие.

2.1.7 Комбинированные направляющие

Сочетание направляющих различных типов в одной конструкции даёт возможность использовать положительные свойства различных видов трения.

В направляющих качения-скольжения элементы качения могут находиться на основных, боковых или вспомогательных гранях направляющих. Остальные грани выполняют как поверхности полужидкостного трения. Роликовые опоры на основных горизонтальных гранях применяются в направляющих тяжёлых перемещающихся узлов (столы тяжёлых фрезерных станков, подвижные стойки тяжёлых расточных станков, суппорты тяжёлых токарных станков и т.п.). Направляющие с боковыми гранями качения используют в станках, где в первую очередь необходимо устранить переориентацию узлов при реверсах (расточные, многооперационные, токарные, бесконсольно- и вертикально-фрезерные станки и др.).

Направляющие качения-скольжения с облицовкой граней скольжения полимерными материалами обладают хорошими свойствами как направляющих качения, так и направляющих скольжения, и не имеют их недостатков, т.е. обладают одновременно удовлетворительными характеристиками трения, высокими жёсткостью и демпфированием колебаний, являются беззазорными в наиболее важном направлении и имеют значительно меньшую стоимость, чем направляющие качения.

Направляющие полужидкостного трения могут быть дополнены элементами гидростатических направляющих. Для этого на поверхностях направляющих выполняются углубления – разгружающие карманы, в которые подводится масло под давлением. Такое конструктивное решение называют гидроразгрузкой направляющих полужидкостного трения. Подобрав соответствующее давление масла в карманах, можно резко уменьшить коэффициент трения в направляющих, но не допустить всплывания перемещаемого узла, имеющее место в гидростатических направляющих. В результате повышается долговечность направляющих, а отсутствие всплывания обеспечивает высокую контактную жёсткость и надежную фиксацию узла после его перемещения.