直线导轨

直线导轨
本文由欧贝特提供
概述
直线导轨是1932年法国专利局公布的一项专利。

经过几十年的发展，直线导轨已经日趋成为国际通用的一种支承及传动装置，越来越多被数控机床，数控加工中心，精密电子机械，自动化设备所采用，在工业生产中得到广泛的应用。

直线导轨副一般由导轨、滑块、反向器、滚动体和保持器等组成，它是一种新型的作相对往复直线运动的滚动支承，能以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触，并且滚动体可以借助反向器在滚道和滑块内实现无限循环，具有结构简单、动静摩擦系数小、定位精度高、精度保持性好等优点。

直线导轨又称精密滚动直线导轨副、滑轨、线性导轨、线性滑轨、滚动导轨，用于需要精确控制工作台行走平行度的直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。

依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种。

特点
1、所有方向皆具有高刚性：运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右方向的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。

2、具有互换性：由于对生产制造精度严格管控，直线导轨尺寸能维持在一定的水准内，且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此部份系列精度具可互换性，客户可依需要订购导轨或滑块，亦可分开储存导轨及滑块，以减少储存空间。

3、自动调心能力：来自圆弧沟槽的DF(45-°45)°组合，在安装的时候，藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有些偏差，也能被线轨滑块内部吸收，产生自动调心能力之效果而而得到高精度稳定的平滑运动。

4、直线导轨是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿
着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。

摩擦方式
1、定位精度高使用直线导轨作为线性导引时，由于直线导轨的摩擦方式为滚动摩擦，不仅摩擦系数降低至滑动导引的1/50,投影机出租，动摩擦力与静摩擦力的差距亦变得很小。

因此当床台运行时，不会有打滑的现象发生，可达到μm级的定位精度。

2、可同时承受上下左右方向的负荷由于直线导轨特殊的束制结构设计，可同时承受上下左右方向的负荷，不像滑动导引在平行接触面方向可承受的侧向负荷较轻，易造成机台运行精度不良。

组装容易并具互换性组装时只要铣削或研磨床台上导轨之装配面，并依建议之步骤将导轨、滑块分别以特定扭力固定于机台上，即能重现加工时的高精密度。

3、传统的滑动导引，则须对运行轨道加以铲花，既费事又费时，且一旦机台精度不良，又必须再铲花一次。

直线导轨具有互换性，可分别更换滑块或导轨甚至是直线导轨组，机台即可重新获得高精密度的导引。

润滑构造简单滑动导引若润滑不足，将会造成接触面金属直接摩擦损耗床台，而滑动导引要润滑充足并不容易，需要在床台适当的位置钻孔供油。

4、直线导轨则已在滑块上装置油嘴，可直接以注油枪打入油脂，亦可换上专用油管接头连接供油油管,剪板机，以自动供油机润滑。

由于万向球的滚动灵活，使在其上运行的工作板、物料箱等物体能非常灵活的滑移，从而大大减小工人的劳动强度，根据不同的承载要求可以任意设定万向球的分布密度，也可以选择不同承载能力的万向球。

直线导轨是保证工作台运动精度的关键，用户在选型时应高度重视。

首先观察直线导轨的横截面的大小，在同等条件下，越粗状，刚性越好，加工中越不易产生变形，其次是向厂商了解导轨的材料和热处理工艺。

一般来讲，为保证其强度且变形小，以高碳合金钢、整体淬火或越音频淬火工艺为较好。

选购建议
直线导轨是保证工作台运动精度的关键，在选型时应高度重视。

首先观察直线导轨的横截面的大小，在同等条件下，越粗状，刚性越好，加工中越不易产生变形，其次是了解导轨的材料和热处理工艺。

一般来讲，为保证其强度且变形小，以高碳合金钢、整体淬火或越音频淬火工艺为较好。

直接观察直线导轨结构，目前市场上常见的直线导轨结构有以下几种：
（1）镶钢滚珠式滚动导轨；
（2）镶钢滚柱式滚动导轨；
（3）直线滚动导轨；
（4）弹性轴承铸铁导轨。

第一种与第二种的区别在导轨的滚体上，一个是滚珠一个是滚柱。

滚珠与导轨面是点接触，滚柱与导轨面是线接触，所以它的耐磨性和承载能力都大大优于滚珠式，而弹性轴承铸铁导轨是一种简易导轨，被淘汰。

所以通过对比，在选型时应尽量考虑第二种和第三种结构。

线性运动
直线导轨是一种滚动导引，可以借由钢珠在滑块与导轨之间作无限滚动循环，可以同时可以承担一定的扭矩。

负载平台能沿着导轨轻易地以高精度作线性运动。

与传统的滑动导引相比较，滚动导引的摩擦系数可降低至原来的1/50，由于启动地摩擦力大大减少，相对的较少无效运动发生，故能轻易达到μm级进给及定位。

再加上滑块与导轨间的束制单元设计，使得直线导轨可同时承受上下左右等各方向的负荷，上述陈列特点并非传统滑动导引所能比拟，因此机台若能派和滚珠螺杆，使用直线导轨作导引，必能大幅提高设备精度与机械效能。

使用应注意的事项
直线导轨属于精密零件，因而在使用时要求有相当地慎重态度，即变是使用了高性能的直线导轨，如果使用不当，也不能达到预期的性能效果，而且容易使直线导轨损坏。

所以，使用直线导轨应注意以下事项：
一、保持上银直线导轨及其周围环境的清洁即使最好的网络博彩肉眼看
不见的微笑灰尘进入导轨，也会增加导轨的磨损，振动和噪声。

二、直线导轨在使用安装时要认真仔细，不允许强力冲压，不允许用锤直接敲击导轨，不允许通过滚动体传递压力。

三、上银直线导轨使用合适、准确的安装工具尽量使用专用工具，极力避免使用布类和短纤维之类的东西。

四、防止直线导轨的锈蚀
直接用手拿取直线导轨时，要充分洗去手上的汗液，并涂以优质矿物油后再进行操作，在雨季和夏季尤其要注意防锈。

直线导轨安装
安装之前需要注意的问题
1、首先用两个等高量块和一大理石量尺放在安装基面上,放上精密的水平仪调试底座水平，直线导轨要求是底座中凸。

对直线导轨的摩擦系数进行一些检查，因为这是至关重要的，这也是直线导轨核心因素所在。

2、要求当水平调试好以后,必须用激光干涉仪测量出主导轨安装基面(我们通常以靠近右侧立柱的一条导轨面为主导轨)的平面度允许每10m中凸0.05mm，全行程直线度允许中凸0.03mm。

粗糙度要求1.6，外观无铸造缺陷直线导轨安装基面与导轨侧基准安装面的倒角处理。

要求倒角半径小于或等于3.5mm，若发现倒角过大或凸出，应及时采用油石和锉刀处理，否则会造成导轨精度的安装不良或者会干涉滑块。

ZCD直线导轨安装基面锁紧螺纹孔的加工。

3、确认螺孔的位置是否正确，各相连螺孔的中心距120mm大于0.1mm或小于0.1mm；为保证高精度的螺孔加工，要求选用数控设备定位加工。

这些数据都市固定的，不能高，也不能低，如果有误差，将会失去最好的效果。

结论：直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。

依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。

安装程序和设计
安装程序：作为导向的导轨为淬硬钢，经精磨后置于安装平面上。

与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何形状，比平面导轨复杂，复杂的原因是因为导轨上需要加工出沟槽，以利于滑动元件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床要完成的功能。

例如：一个既承受直线作用力，又承受颠覆力矩的导轨系统，与仅承受直线作用力的导轨相比．设计上有很大的不同。

导轨系统的设计：力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积，这不但能提高系统的承载能力，而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力广泛扩散，扩大承受力的面积。

为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种多样，具有代表性的有两种，一种称为哥待式(尖拱式)，形状是半圆的延伸，接触点为顶点；另一种为圆弧形，同样能起相同的作用。

无论哪一种结构形式，目的只有一个，力求更多的滚动钢球半径与导轨接触(固定元件)。

对机床的抗振性的作用
大家都知道机床的震动幅度过大将会大大的降低机床的寿命，所以有效的控制机床的震动幅度，将会对机床是个很大的帮助，直线导轨便在这里扮演了一个十分重要的角色。

1、为满足工业化进程对机床业的高要求，机床业越来越多地采用了直线滚动导轨等滚动元件导向系统，这使传统的每分钟几米的快速进退速度提高到十几米甚至几十米。

在效率上也是一个很大的提升。

2、直线滚动导轨的采用大大地提高了机床生产率，这与滚珠丝杆也有着很大的联系，在其有效寿命期间，机床几乎很少维修，可以连续运行。

有着一举两得的意味。

3、机床应有较高的抗振性，采用直线导轨的机床极易产生振动，运动部件的高速进退，使机床床身受到很大的冲击，直线滚动导轨副阻尼极低，这样对整个机床来说，抗振性得到了大大的加强。

模组化设计原理
直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线
运动。

依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。

对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。

在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。

直线导轨为了提高运动精度和精度的保持性，要求有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。

工作时间过长，钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱，导致机床工作部件运动精度的降低。

HIWIN直线导轨如果要保持初始精度，必须更换导轨支架，甚至更换导轨。

如果导轨系统已有预加负载作用。

系统精度已丧失，唯一的方法是更换滚动元件。

与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小．滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。

同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变得非常容易了。

直线导轨主要应用
方形导轨轴承的典型应用是对载荷能力、刚度和准确度要求极高的机床行业。

由于轴承已经承受了一个初始变形，因此，重预载荷进一步降低了载荷下的变形量。

到目前为止，我们已经讨论了采用球形滚珠元件的轴承。

值得注意的是，如果在不提高包络尺寸的情况下需要比方形滚珠导轨更高(两倍以上)的载荷能力，还可选择配有圆柱辊子型元件的方形导轨轴承。

直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。

依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。

直线轴承主要用在自动化机械上比较多,像德国进口的机床,纸碗机,激光焊接机等等,当然直线轴承和直线轴是配套用的.像直线导轨主要是用在精度要求比较高的机械结构上。

直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。

因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作要求，如机床的刀架，拖板等。

如果作用在钢球上的作用力太大，钢球经受预加负荷时间
过长，导致支架运动阻力增大。

这里就有一个平衡作用问题；为了提高系统的灵敏度，减少运动阻力，相应地要减少预加负荷，而为了提高运动精度和精度的保持性，要求有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。