1樓：武漢市思維克科技
隨著現代製造技術的不斷髮展，使得傳統的製造業發生了巨大的變化，數控技術、機電一體化和工業機器人在生產中得到了更加廣泛的應用。同時機械傳動機構的定位精度、導向精度和進給速度在不斷提高，使傳統的導向機構發生了重大變化。自2023年開始商品化以來，滾動直線導軌副以其獨有的特性，逐漸取代了傳統的滑動直線導軌，在工業生產中得到了廣泛的應用。
適應了現今機械對於高精度、高速度、節約能源以及縮短產品開發週期的要求，已被廣泛應用在各種重型組合加工機床、數控機床、高精度電火花切割機、磨床、工業用機器人乃至一般產業用的機械中。
滾動直線導軌副的效能特點
1.定位精度高
滾動直線導軌的運動藉助鋼球滾動實現，導軌副摩擦阻力小，動靜摩擦阻力差值小，低速時不易產生爬行。重複定位精度高，適合作頻繁啟動或換向的運動部件。可將機床定位精度設定到超微米級。
同時根據需要，適當增加預載荷，確保鋼球不發生滑動，實現平穩運動，減小了運動的衝擊和振動。
2.磨損小
對於滑動導軌面的流體潤滑，由於油膜的浮動，產生的運動精度誤差是無法避免的。在絕大多數情況下，流體潤滑只限於邊界區域，由金屬接觸而產生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。與之相反，滾動接觸由於摩擦耗能小，滾動面的摩擦損耗也相應減少，故能使滾動直線導軌系統長期處於高精度狀態。
同時，由於使用潤滑油也很少，這使得在機床的潤滑系統設計及使用維護方面都變得非常容易。
3.適應高速運動且大幅降低驅動功率
採用滾動直線導軌的機床由於摩擦阻力小，可使所需的動力源及動力傳遞機構小型化，使驅動扭矩大大減少，使機床所需電力降低80%，節能效果明顯。可實現機床的高速運動，提高機床的工作效率20~30%。
4.承載能力強
滾動直線導軌副具有較好的承載效能，可以承受不同方向的力和力矩載荷，如承受上下左右方向的力,以及顛簸力矩、搖動力矩和擺動力矩。因此，具有很好的載荷適應性。在設計製造中加以適當的預載入荷可以增加阻尼，以提高抗振性，同時可以消除高頻振動現象。
而滑動導軌在平行接觸面方向可承受的側向負荷較小，易造成機床執行精度不良。
5.組裝容易並具互換性
傳統的滑動導軌必須對導軌面進行刮研，既費事又費時，且一旦機床精度不良，必須再刮研一次。滾動導軌具有互換性，只要更換滑塊或導軌或整個滾動導軌副，機床即可重新獲得高精度。
如前所述，由於滾珠在導軌與滑塊之間的相對運動為滾動，可減少摩擦損失。通常滾動摩擦係數為滑動摩擦係數的2%左右，因此採用滾動導軌的傳動機構遠優越於傳統滑動導軌。
滾動直線導軌副的選用方法
滾動直線導軌副具有承載能力大、接觸剛性高、可靠性高等特點，主要在機床的床身、工作臺導軌和立柱上、下升降導軌上使用。我們在選用時可以根據負荷大小，受載荷方向、衝擊和振動大小等情況來選擇。
1.受力方向
由於滾動直線導軌副的滑塊與導軌上通常有4列圓弧滾道，因此能承受4個方向的負荷和翻轉力矩。導軌承受能力隨滾道中心距增大而加大。
2.負荷大小
滾動直線導軌不同規格有著不同的承載能力，可根據承受負荷大小選擇。為使每副滾動直線導軌均有比較理想的使用壽命，可根據所選廠家提供的近似公式計算額定壽命和額定小時壽命，以便給定合理的維修和更換週期。還要考慮滑塊承受載荷後，每個滑塊滾動阻力的影響，進行滾動阻力的計算，以便確定合理的驅動力。
3.預加負載的選擇
根據設計結構的衝擊、振動情況以及精度要求，選擇合適的預壓值。
滾動直線導軌副的現狀
目前，國外生產滾動直線導軌副的廠商主要集中在美國、英國、德國及日本等國家。國內在滾動直線導軌副的製造方面還處於初始階段，與國外相比，仍有差距，主要表現為：品種少、產量小、使用壽命低，噪音大，加工工藝也不如國外先進。
以南京工藝裝備製造廠、廣東凱特精密機械****為代表的國內企業，正在努力縮小這種差距，他們的部分產品已經具有國際先進水平。
直線滾動導軌副的發展趨勢
滾動直線導軌副的新型別、新功能目前在不斷湧現，並正在向組合化、整合化、高速、低噪音、智慧化方向發展。
1.用滾珠保持的滾動直線導軌副
csk公司採用滾珠保持架與滾珠構成一體，保持滾珠平穩的進行迴圈運動，消除了滾珠間的相互摩擦，開發了噪聲低、免維修、壽命長、速度可達300m/min的超高速直線運動的ssr導軌副，並已開始推廣。該導軌副實現了100m/min運動速度下噪聲小於50db，摩擦波動幅度減少到以往產品的1/5。另外，通過了一次加油脂2cm3，執行2800km的試驗。
今後帶滾珠保持架的直線運動導軌副將逐漸成為高檔數控機床選用的主流。
2.直線電動機和直線導軌並用
採用一體化直線電動機的滑臺系統具有結構緊湊、執行中動力大的特點。同時滑臺系統的定位精度也有所提高。skf直線系統****與pratec直線電動機製造廠進行合作，並於2023年已開始推廣一體化的直線電動機滑臺系統產品。
3.混合工作臺
日本研製了一種新型的滾動直線導軌副工作臺，它具有一套滑動電磁塊裝置，可在定位加工時吸到導軌上以增加摩擦力，從而提高了系統的抗振效能，所以它又稱為混合工作臺(hybridtablesystem)。
4.新材料製造的滾動直線導軌副
由於使用者要求的多樣化及使用環境的不同，出現了用新材料製造的滾動直線導軌副。例如，採用不鏽鋼製作的產品，其導軌軸、滑塊、鋼球、密封端和保持器均採用不鏽鋼材料製作，而反向器採用合成樹脂，故耐腐蝕性提高。對於要求高溫和真空用途時，反向器可以採用不鏽鋼材。
此外，用陶瓷材料製造的滾動直線導軌副將會得到開發應用。
目前，在惡劣環境即高粉塵濃度、強酸、強鹼和高腐蝕場合使用直線導軌還有一定的侷限性。但隨著直線導軌技術的日益完善，以及直線導軌具有高速性與控制性等諸多突出的優點，以及豐富的型別和功能，可以預期，此機構作為一個功能部件將越來越多地用在數控機床等機械裝置上。
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2樓：凱特精機
1、摩擦特性
滾動直線導軌副在摩擦特性方面具有突出的優點, 其摩擦阻力比滑動導軌小得多, 一般摩擦因數μ =0. 002 ~0. 004, 為滑動導軌的1/50 左右, 起動摩擦和動摩擦接近相等。
在速度變化時, μ 值穩定, 運動輕快、靈活、平穩, 因而可實現高速運動, 提高了生產效率。
2、運動特性
由於滾動直線導軌副的摩擦極小, 因此在起動時無顫動, 低速下運動無爬行現象。當施加預載入荷後, 可以消除間隙, 提高剛性。此外, 具有自動調心、補償安裝基面誤差的功能, 故其整體運動精度高, 因此適用於高精度、高效能的機械產品。
另外, 由於滾動直線導軌副具有很好的誤差均化功能, 因此也稱之為「魔法導軌」、「神器導軌」。滾動直線導軌的運動藉助鋼球或滾柱滾動實現, 導軌副摩擦阻力小, 動、靜摩擦力之差很小, 隨動性極好,低速時不易產生爬行, 即驅動訊號與機械動作滯後的時間間隔極短, 有益於提高數控系統的響應速度和靈敏度, 能實現高定位精度。滾動直線導軌副作為具有高定位精度的滾動功能部件, 適合作頻繁起動或換向的運動部件, 可將機床定位精度設定到超微米級。
與此同時可根據需要, 適當增加導軌副預載荷, 確保鋼球或滾柱不發生滑動, 實現平穩運動, 減小了運動的衝擊和振動。滾動直線導軌副也適應高速直線運動, 其瞬時速度比滑動導軌提高約10 倍。
3、壽命性
在滑動導軌中, 大部分能量以磨損能形式而消耗掉, 因而磨損快, 難以長期維持高精度。相反, 滾動導軌副摩擦小, 磨損少, 可以長期保持高精度。另外, 由於滾動導軌副中採用多個滾動體作為支撐, 同時滾道能較容易地獲得很高的加工精度及較高的表面硬度, 因此滾動直線導軌副具有較長的工作壽命。
對於滑動導軌面的流體潤滑, 由於油膜的浮動, 產生的運動精度誤差是無法避免的。在絕大多數情況下, 流體潤滑只限於邊界區域, 由金屬接觸而產生的直接摩擦是無法避免的, 在這種摩擦中, 大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。與之相反, 滾動接觸由於摩擦耗能少, 滾動面的摩擦損耗也相應減少, 故能使滾動直線導軌系統長期保持高精度狀態。
同時, 由於使用潤滑油也很少, 這使得在機床的潤滑系統設計及使用維護方面都變得非常容易。
4、承載特性
滾動直線導軌副具有較好的承載效能, 可以承受不同方向的力和力矩載荷, 如承受上下、左右方向的力, 以及俯仰力矩、偏擺力矩和旋轉力矩, 因此, 具有很好的載荷適應性。在設計製造時施加適當的預載入荷可以增加阻尼, 提高抗振性, 同時可以消除高頻振動現象。而滑動導軌在平行接觸面方向可承受的側向負荷較小, 易造成機床執行精度不良。
5、驅動特性
驅動功率大幅度下降, 只相當於普通機械的1/10。採用滾動直線導軌的機床由於摩擦阻力小, 可使所需的動力源及動力傳遞機構小型化, 使驅動轉矩大大減少, 使機床所需電力降低80%, 節能效果明顯。可實現機床的高速運動, 機床效率可提高20% ~30%。
6、互換特性
簡化了機械結構的設計和製造。成對使用導軌副時, 具有「誤差均化效應」, 從而降低基礎件(導軌安裝面) 的加工精度要求, 降低基礎件的機械製造成本與加工難度。傳統的滑動導軌必須對導軌面進行刮研, 既費事又費時, 且一旦機床精度不良, 必須再刮研。
滾動導軌具有互換性, 只要更換滑塊或導軌或整個滾動導軌副, 機床即可重新獲得高精度。
7、經濟特性
滾動直線導軌副因其摩擦阻力小、磨損少, 潤滑、維修和保養方便, 故維修成本低廉。此外, 滾動直線導軌副還具有很好的互換性, 易形成標準化、系列化, 並由專業廠商成批生產, 使使用者選用十分方便, 從而縮短了設計工時。另外, 節能省油是滾動直線導軌副的又一顯著特點。
日本thk 公司曾對使用滑動導軌的單軸平面磨床和使用滾動導軌的三軸平面磨床進行對比效能測試, 結果是使用滑動導軌的功耗為滾動導軌副的16. 7 倍。鑑於滾動直線導軌副具有眾多的突出優點, 因而在機械工業中得到廣泛應用, 各種數控機床、精密工作臺、工業機器人、醫療器械、檢測儀器、輕工機械以及運動機械中都有體現。
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