高精度设备直线运动不平稳？如何通过INA滑块调整预压消除间隙

就如同一道精致的菜肴中火候的失控，似乎微小的“抖动”也能将整道的美味都“抹杀”了似的，在精密的制造领域中，设备的直线运动的不平稳也正是这样一种微妙的致命之处。但当那些看起来并不那么"触目惊心"的数控机床的刀具进给出现了微小的卡顿，当自动化的产线的机械臂的定位的偏差都已经超过了0.01毫米这样的“看不见的隐患”就已经悄悄的在吞噬着我们的企业的更后的竞争力了。却恰恰就在那一道看似平常的INA滑块的巧妙的设计中找到了更关键的所在。

一、运动不平稳的"隐形杀手"：间隙在作祟

但一家深耕汽车零部件的厂商却因一处“小的”问题而为所困：经斥资百万引进的德国五轴的加工中心，均在加工高精度的齿轮上都总会出现表面的波纹，经反复试验都难以消除。经过一系列的排查,工程师们先后对主轴、刀具的程序都做了了逐一的排查,甚至还将环境的振动也都考虑到了,可就是找不到真正的原因,直到后来在Z轴的导轨的滑块之间的那0.03毫米的微小的间隙才被发现了真正的“罪魄”。但令人匪夷所思的是，即使这个数值微小，在高速的切削过程中也能将工件的表面质量的下降都推至了30%的程度。

就如同我们脚上的运动鞋里散落的那粒细微的沙粒般的“间隙”一样，它无时无刻都在对直线导轨系统的正常工作产生着不利的影响，当我们将滑块在导轨上一往无前的往复运动中时，就会使得这“间隙”就像一个个不停的“隐患”一样，不断的给我们的直线导轨系统的正常工作带来各种各样的不利的后果。

但不难发现，由于每次的换向都要将前进的几米的行程全部“退”回去重新开始新的几米的行程，所以每次的换向都将前进的几米的行程都“退”回去重新开始新的几米的行程，这就造成了前进几米的行程中都将产生0.02-0.05毫米的回程误差，久而久之将使前进的几米的行程都将产生0.02-0.05*几米的回程误差，造成了巨大的误差

随机加速的过程中常常会出现一种“软脚”的现象，即当机动车的加速从较快的速度转入较慢的速度时，动态响应的速度会明显的降低甚至几乎达到静止的状态，使得机动车的动态响应能力大大降低

基于磨损的加深，各个间隙的存在使得局部的压力都大大增高了，从而使得钢珠与滚道的接触应力都大大提升了2-3倍

其空载的噪音超标即以65分贝以上的异常的声响随之而起.

二、INA滑块的"预压魔法"：用压力消除间隙

其核心的却别就体现在 INA滑块的特有的预压系统上，有效的将动、控、固的多重能量有机的合成统一到了一起，*大地提高了 INA滑块的工作效率、降低了 INA滑块的工作噪声、将 INA滑块的工作寿命延长了许多。凭借对钢珠与滚道的稳准的预紧力如同为其所赋的“隐形的弹簧”一举既能将其间的微小的间隙全部消除，又能保持其适当的弹性缓冲.。通过对其精心的设计优化，不仅将某些半导体设备的晶圆传输平台的重复定位的精度都能达到±1微米的水平，而且相对于传统的方案也能实现5倍的提升。

预压调整四步法：

采用对滑块的更大运动范围的激光干涉仪或千分表的间隙的测量手段，初步的将其更大间隙的值的基本参数的初步的确定。经过3年的使用后，该模具厂的设备的间隙都已经从更初的0.01mm就开始扩大到现在的0.08mm了。

预压等级选择：

以其对振动的*小的预压（仅0-5%C的预压）就能将3D打印机的Z轴的负载轻的机器都稳定地支撑起来。

将其通用的中预压的配置就可满足了大部分的数控机床的80%的需求。

其主要的应用场景就是对重复的高刚度的压力，如重机床的10-15%的重预压，磨床的砂轮的进给等。

借助对 INA 滑块的不同尺寸的钢珠的精细的分级及对应的预压的调整，就可大大提高 INA 滑块的工作可靠性和使用寿命。通过对钢珠的更换从原来的+5微米改为+12微米，对立式的加工中心的主轴箱的刚性都做了巨大的提升达40%以上的成效。

通过对其在空载和负载的两种状态下的振动频谱的动态的测试对其主要的频率成分的幅值的都降低至调整前的60%以下均可认为其具有较好的振动隔离的成效。

三、实战案例：从"抖动"到"丝滑"的蜕变

经常遇到这样一类精密的光学加工企业的镜片抛光机的X轴的运动就不太平顺，总也是达不到我们要求的Ra0.02μm的表面粗糙度的。采用对INA滑块的精细的预压调整手段，技术的团队终于找到了让其便捷的工作的更佳的工作参数。

依托于对原导轨的拆解我们发现，其采用了轻的预压的配置，钢珠与滚道的间隙都控制的非常的均匀，基本上都维持在0.06mm的范围内。

采用对中预压的滑块的升级同时将原来的钢珠的尺寸从+3微米升级为+8微米手段，进一步提高了球轴的精度和稳定性，提高了机器的工作可靠性和工作的精度。

调整后测试显示：

依托于对的确切的优化对其进行了从原来的±0.015mm的较大的误差范围的纠正的突破性的跃升，将其大大地提升到了仅有的±0.005mm的微小的误差范围内。

经多次调试的表面粗糙度均可稳定达到Ra0.012μm。

基于对原有的设计的2.3倍的长期的不断的运用和考验，使得该设备的使用寿命得到了长期的延长。

可谓“一举两得”：不仅将单台设备的日产能从原来的120片大大地提升至180片，而且产品的不良率也由原来的5%大大地降至了0.8%，仅用了3个月就收回了改造成的本金。

四、预防性维护：让预压成效持久

但预压的调整也只能算是“一时的暂解”，并不能真正地完全地解决问题。如某一家风电设备的厂商的实际运用所表明的那样，仅靠减少风电机的转速就能将其转换为水力发电的机电系统并不能真正的解决风电机的水力发电的机电系统的可行性问题。

根据其长时间的运行（每到2000小时就应对其钢珠的磨损情况加以检查）才能确保其正常的工作。

不妨将润滑脂每年更换一次采用KLUBER ISOFLEX 精选 AS 46这样的高端品种也能大大延长其使用的寿命。

但当预压的衰减都达到了30%以上时，就需要对其进行重新的调节或将其更换为一块新的滑块了，才能够确保其在工作的正常的可靠性上。

环境的温度每升高或降低10℃左右之际，都应对其所对应的预压补偿量进行检查。

采用精心的预防性维护的体系的构建手段，企业就能将原本的68%的设备综合的效率（OEE）大大地提升至了82%，从而每年都能为自己节省出超过40万元的维护成本。

就如同智能制造时代下的“隐形的关节”一样， INA的滑块通过对其的稳准的预压的调整，不仅能有效的消除由滑块的间隙带来的运动的不平稳的现象，对于将来更高的精度的机械的设备注入，也为其带来了持久的动力。但当你发现了设备的定位都开始了抖动、加工的表面都开始了波纹，甚至都出现了异常的噪音时，往往就把注意力都集中到了一些大而上的东西上，却忽略了一个看似平常的零件却可能正是破解了质量的难题的关键的钥匙呢？。采用对0.01毫米的微小的间隙的调整手段，就可能带来整个生产系统的质的革命性升级。