工具機線性軸進給機構,大致包含導軌、螺桿、馬達等部件,然而導軌又可區分為硬軌與線軌;工具機採用什麼樣的導軌並沒有哪個一定比較好,取決於機器設計取向,與加工工件皆有關係,以下簡單介紹硬軌與線軌的差異。
・硬軌
特性:一般而言導軌和底座為一體的鑄造件,再經過淬火、銑削、研磨等機械加工出導軌面,其導軌硬度一般在HRC50以上,具備較佳的耐磨特性。
硬軌為滑動摩擦,因結合介面採面接觸型式,滑動接觸面較大,使整體機械剛性較強、穩定性較高,可以承受較高的承載力與強度;也因為接觸面積大,所以吸震性良好,吸震阻尼高,動態剛性佳,具有耐震耐衝擊的特性。但磨擦力較大、磨損程度較快且移動極速較慢。
優勢:若要加工鑄件鑄鋼等難切削材,或是有重負荷、重切削、粗加工等高切削量的加工需求時,硬軌可承受大面積大進刀量的重切削加工型態優勢,就很適合這類重切重負荷的加工需求。
應用產業:硬軌機台多使用在硬度較高之鋼模及模座或是在難切削材、有大量移除率需求時,硬軌機種是最適當的選擇。
・線軌
特性:一般而言由滑軌與滑塊組成滾動導軌模組,滑塊內搭載滾珠或滾柱之內循環系統,當磨損嚴重時可整組拆卸更換,滾珠導軌為點接觸、滾柱導軌為線接觸,移動由滾動元件支撐,為滾動摩擦,故磨擦力較小,移動速度與響應快,快送進給速度高,所以最小移動單位準確,也比較沒有黏滑現象(stick slip)。也因為摩擦發熱少,可實現高速運動,再加上滾動摩擦小,故可使得機台於長時間能保持一定精度。相較於硬軌,滾動接觸面較小,使得整體機械剛性較弱。但由於線軌特殊的結構設計,可同時承受徑向、反徑向與側向的負荷,並保持其行走精度,同時可以輕易的藉由調整預壓與增加滑塊數量,來提高結合剛性與負荷能力。
優勢:當加工工序繁複,換刀時間與快速進給時間長,線軌高速的優勢就能有效降低機台非加工時間,提升機台稼動率;或是加工工件具有大量的曲面與反向移動換向需求時,低摩擦係數的線軌機台就能夠發揮其最小移動單位準確的優勢,達到微小位移與重現性高的表現,滿足高速高精度與良好的表面紋路需求。
應用產業:線軌機台多使用在工序複雜之加工件,或是大批量之中小型零組件,以及多曲面工件的船舶輪機、航太產業與醫療等加工零件。
導軌型式不管是硬軌或線軌,皆需注重平日的基本保養,當導軌潤滑不確實時,易發生導軌燒死及磨損,嚴重地影響其工具機整體之精度表現。