第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、高速、高加減速滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的開(kāi)發(fā)

近年來(lái)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電子機(jī)械裝置等各種機(jī)械的進(jìn)給速度的高速化發(fā)展很快，已經(jīng)提高了2～3倍，而這些機(jī)械中使用的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的高速要求更高。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副實(shí)現(xiàn)高速、高加減速的基本要求：

1）滾動(dòng)體之間不接觸；

2）潤(rùn)滑性能提高，并有長(zhǎng)期維持特性；

3）整列滾動(dòng)體光滑運(yùn)動(dòng)；

4）沖擊力小的循環(huán)機(jī)構(gòu)。

2、滾柱式滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副技術(shù)動(dòng)向

滾柱式滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副有壽命長(zhǎng)、剛性高和噪聲小等主要特點(diǎn)。它分為O型和X型兩大類(lèi)，X型為德國(guó)INA公司開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。

滾柱式滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的發(fā)展動(dòng)向主要是潤(rùn)滑問(wèn)題。定期注油是必要的，然而裝置復(fù)雜，成本高。為此，日本Memuson公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)了毛細(xì)管狀的潤(rùn)滑體安裝在滑塊體內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)5年或2萬(wàn)km的行程而不需維護(hù)。而日本THK公司研制的QZ潤(rùn)滑器包含具有纖維網(wǎng)及密封件的油池，也使導(dǎo)軌副的潤(rùn)滑達(dá)到長(zhǎng)期免維護(hù)的技術(shù)要求。

3、帶磁柵測(cè)量系統(tǒng)的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副

Schneeberger公司開(kāi)發(fā)了名為“monorail”的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，它把直線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向功能與磁柵—數(shù)顯的位移檢測(cè)功能合二為一。磁化鋼帶粘貼在導(dǎo)軌的側(cè)面，而拾取信號(hào)的磁頭則與導(dǎo)軌副的滑塊固定并與之同步運(yùn)動(dòng)。磁柵測(cè)量系統(tǒng)的最小分辨率為0.001，精度為0.005，最高移動(dòng)速度為3m/min。導(dǎo)軌最長(zhǎng)可以達(dá)3000mm，每50mm設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)。

4、微型導(dǎo)軌副的開(kāi)發(fā)

針對(duì)醫(yī)療、半導(dǎo)體制造及計(jì)量裝置，THK公司開(kāi)發(fā)了導(dǎo)軌寬度分別為1mm、2mm、4mm等3個(gè)型號(hào)（長(zhǎng)度100mm）標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，具有以下特點(diǎn)：

1）超小型：LM導(dǎo)軌副系列中斷面尺寸最小的、可靠性高的超微型產(chǎn)品。它滿足設(shè)備重量輕、省空間的要求；

2）低滾動(dòng)阻力；

3）能承受所有方向的載荷；

4）出色的耐腐蝕性：LM導(dǎo)軌及滾珠均使用馬氏體不銹鋼，耐腐蝕性出色，最適合使用于醫(yī)療器械及清潔車(chē)間中。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

滾珠導(dǎo)軌為V-平截面的滾珠導(dǎo)軌、雙V形截面的滾珠導(dǎo)軌和圓形截面滾珠導(dǎo)軌。由于滾珠和導(dǎo)軌面是點(diǎn)接觸，故運(yùn)動(dòng)輕便，但剛度低，承載能力小。常用于運(yùn)動(dòng)件重量、載荷不大的場(chǎng)合。

滾柱（滾針）導(dǎo)軌-滾柱導(dǎo)軌中的滾柱與導(dǎo)軌面是線接觸，故它的承載能力和剛度比滾珠導(dǎo)軌大，耐磨性較好，靈活性稍差。滾柱對(duì)導(dǎo)軌的不平度較敏感，容易產(chǎn)生側(cè)向偏移和滑動(dòng)，而使導(dǎo)軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。滾柱的直徑越大，對(duì)導(dǎo)軌的不平度越為敏感。當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸受限制時(shí)，可采用直徑較小的滾柱，這種導(dǎo)軌稱(chēng)為滾針導(dǎo)軌。滾柱導(dǎo)軌支承為標(biāo)準(zhǔn)部件，具有安裝、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，調(diào)整防護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。由于滾柱在封閉的滾道內(nèi)滾動(dòng)，故可用于行程很大的導(dǎo)軌上。滾柱導(dǎo)軌可采用標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承，裝在偏心軸上，以便于調(diào)整。其偏心量一般取0.2-0.5毫米。

2、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題

1）結(jié)構(gòu)形式的選擇：滾動(dòng)導(dǎo)軌按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式滾動(dòng)導(dǎo)軌用于外加載荷作用在兩條導(dǎo)軌中間，依靠運(yùn)動(dòng)件本身重量即可保持導(dǎo)軌良好接觸的場(chǎng)合。閉式導(dǎo)軌則相反。

滾珠導(dǎo)軌的靈活性最好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但承載能力小，剛度低，常用于精度要求高、運(yùn)動(dòng)靈活、輕載的場(chǎng)合。滾柱（針）導(dǎo)軌剛度大，承載能力強(qiáng)，但對(duì)位置精度要求高。滾動(dòng)導(dǎo)軌采用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，潤(rùn)滑方便。宜用于中等精度的場(chǎng)合。為了增加滾動(dòng)導(dǎo)軌的承載能力，可施預(yù)加載荷。這時(shí)剛度大，且沒(méi)有間隙，精度相應(yīng)提高，但阻尼比無(wú)預(yù)加載荷時(shí)大，制造復(fù)雜，成本高。故多用于精密導(dǎo)軌。

2）選擇長(zhǎng)度：一般應(yīng)在滿足導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)行程的前提下，盡可能使導(dǎo)軌的長(zhǎng)度短一些。為防止?jié)L動(dòng)體在行程的極端位置時(shí)脫落，運(yùn)動(dòng)件的長(zhǎng)度應(yīng)為L(zhǎng)=l+2a+Smax/2，式中L-運(yùn)動(dòng)件或承導(dǎo)件的長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)取較短者的長(zhǎng)度（毫米）；l-支承點(diǎn)的距離（毫米）；a-在極端位置時(shí)的余量；采用循環(huán)式的滾動(dòng)導(dǎo)軌支承時(shí)，運(yùn)動(dòng)件的行程長(zhǎng)度不受限制。

滾動(dòng)體尺寸和數(shù)目：滾動(dòng)體直徑大，承載能力大，摩擦阻力小。對(duì)于滾珠導(dǎo)軌，滾珠直徑增大，剛度增高（滾柱導(dǎo)軌的剛度與滾柱直徑無(wú)關(guān)）。因此，如果不受結(jié)構(gòu)的限制，應(yīng)有限選用尺寸較大的滾動(dòng)體。

滾針導(dǎo)軌的摩擦阻力較大，且滾針可能產(chǎn)生滑動(dòng)。所以盡可能不采用滾針導(dǎo)軌（特別是滾針直徑小于4毫米時(shí)）。

當(dāng)滾動(dòng)體的數(shù)目增加時(shí)，導(dǎo)軌的承載能力和剛度也增加。但滾動(dòng)體的數(shù)目不宜太多，過(guò)多會(huì)增加載荷在滾動(dòng)體上分布的不均勻性，剛度反而下降。若滾動(dòng)體數(shù)目太少，制造誤差將會(huì)顯著地影響運(yùn)動(dòng)件的導(dǎo)向精度。一般在一個(gè)滾動(dòng)帶歸上，滾動(dòng)體的數(shù)目最少為12個(gè)。運(yùn)動(dòng)部件的重量，使?jié)L柱單位長(zhǎng)度上的載荷q≥4公斤/厘米時(shí)；對(duì)于滾珠導(dǎo)軌，在每個(gè)滾珠上的載荷為p≥3（d）1/2公斤時(shí)，（d為滾珠直徑，毫米），載荷的分布比較均勻。

在滾柱導(dǎo)軌中，增加滾柱的長(zhǎng)度，可減小接觸應(yīng)力和增大剛度，但載荷分布的不均勻性也增大。對(duì)于鋼制摸削導(dǎo)軌，滾柱導(dǎo)軌和直徑之比l/d<1.5，對(duì)于鑄鐵導(dǎo)軌，l/d可增大些（滾柱直徑一般不小于6毫米，滾針直徑不小于4毫米）。

3）滾動(dòng)導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法：

（1）用于測(cè)試的工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)壓在兩端滾動(dòng)體上的壓力會(huì)發(fā)生變化，受力大的滾動(dòng)體變形大，受力小的滾動(dòng)體變形小。此外，滾動(dòng)體支承工作臺(tái)，若工作臺(tái)剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會(huì)使工作臺(tái)下凹（有時(shí)還可能出現(xiàn)波浪形），影響導(dǎo)軌的精度。

為減小導(dǎo)軌變形，提高剛度，除合理選擇滾動(dòng)體的形狀、尺寸、數(shù)量和適當(dāng)增加工作臺(tái)的厚度外，常用預(yù)加載荷的辦法來(lái)提高導(dǎo)軌的剛度。燕尾形滾動(dòng)導(dǎo)軌，用移動(dòng)導(dǎo)軌板獲得并控制預(yù)加載荷。

隨著過(guò)盈量的增加，導(dǎo)軌的剛度開(kāi)始急劇增加，達(dá)到一定程度后，再增加過(guò)盈量，剛度不會(huì)顯著提高。牽引力隨著過(guò)盈量增加而增大，但在一定限度內(nèi)變化不大，過(guò)盈量超過(guò)一定值后，則急劇增加。因此，合理的過(guò)盈量應(yīng)使導(dǎo)軌剛度較好而牽引力不大。

4）技術(shù)要求：導(dǎo)軌的質(zhì)量取決于它的制造精度和安裝精度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求，制定出滾動(dòng)導(dǎo)軌的若干技術(shù)條件，下列項(xiàng)目和數(shù)據(jù)可供參考：兩導(dǎo)軌面間的不平度一般為3微米；導(dǎo)軌不直度一般為10-15微米，精密的小于10微米。

滾動(dòng)體的直徑差，對(duì)于一般的導(dǎo)軌，全部滾動(dòng)體的直徑差不大于2微米，每組滾動(dòng)體的直徑差不大于1微米；對(duì)于精密導(dǎo)軌，全部滾動(dòng)體的直徑差不大于1微米，每組滾動(dòng)體的直徑差不大于0.5微米；滾柱的錐度在滾柱長(zhǎng)度范圍內(nèi)，大小端直徑差小于0.5-1微米；表面光潔度通常應(yīng)刮研；在25×25厘米2內(nèi)，其接觸斑點(diǎn)為20-25個(gè)點(diǎn)，精密的取上限，一般的取下限。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力。根據(jù)高速、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保的發(fā)展方向，需要重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)包括：

1、與直線電機(jī)配套的高速、高剛度、低噪聲精密滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。

2、用于重型數(shù)控機(jī)床的高精度、高剛度滾柱直線導(dǎo)軌副。

3、開(kāi)發(fā)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌綠色產(chǎn)品。

4、滿足尺寸穩(wěn)定性、可靠性、易成型性和生產(chǎn)效率要求的新材料及熱工工藝及其裝備的開(kāi)發(fā)。

5、滾珠返向裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及一次成型制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

6、提高滾道廓形精度的相關(guān)技術(shù)。

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