导轨的作用和设计要求
当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下：
1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。
2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容
设计导轨应包括下列几方面内容：
1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度?
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。
3 导轨的结构设计
三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角（110°～120°）；为提高导向性，采用较小的顶角（60°）。如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。
矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。
燕尾形导轨：燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。
圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受轴向载荷的场合。
(2)常用导轨组合形式
 (3）间隙调整
为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。
矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。在垂直方向上，一般采用下压板调整它的低面间隙，其方法有：a）刮研或配磨下压板的结合面；b）用螺钉调整镶条位置；c）改变垫片的片数或厚度；
有些导轨（如非水平放置的导轨）在移动之后要求将它的位置固定，因而要用专用的锁（夹）紧装置。常用的锁紧方式有机械锁紧和液压锁紧。
 (5）提高耐磨性措施
导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法，以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长的时间内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。提高导轨耐磨性的措施有：
1)选择合理的比压 单位面积上的压力成为比压，即
p=P/S（公斤/厘米2）
式中 P-作用在导轨上的力（公斤）
S-导轨的支承面积（厘米2）
由上式可知，要减小导轨的比压，应减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时中心距太小，将导致运动不稳定。
降低导轨比压的另一办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力，以抵消导轨所承受的部分载荷。
2)选择合适材料 目前常采用的导轨材料有以下几种：
铸铁- 导轨与承导件或运动件铸成一体，其材料常用灰口铸铁。它具有成本低，工艺性好，热稳定性高等优点。在润滑和防护良好的情况下，具有一定的耐磨性。常用的是HT200～HT400，硬度以HB=180～200较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可提高导轨的耐磨性。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁，如高磷铸铁，硬度为HB=180～220，耐磨性能比灰口铸铁高一倍左右。若加入一定量的铜和钛，成为磷铜钛铸铁，其耐磨性比灰口铸铁高两倍左右。但高磷系铸铁的脆性和铸造应力较大，易产生裂纹，应采用适当的铸造工艺。
此外，还可使用低合金铸铁及稀土铸铁。
钢-要求较高的或焊接机架上的导轨，常用淬火的合金钢制造。淬硬的钢导轨的耐磨性比普通灰铸铁高5～10倍。常用的有20Cr钢渗碳淬火和40Cr高频淬火。
钢导轨镶接的方法有：
螺钉连接，应使螺钉不受剪切；为避免导轨上有孔（孔内积存赃物而加速磨损），一般采用倒装螺钉。结构上不便于从下面伸入螺钉固定时，可采用如图21-16所示的方法。螺钉固紧后，将六角头磨平，使导轨上的螺钉孔和螺钉头之间没有间隙。
3)热处理 为提高铸铁导轨的耐磨性，常对导轨表面进行淬火处理。表面淬火方法有：火焰淬火、高频淬火和电接触淬火。
4)润滑和防护 润滑油能使导轨间形成一层极薄的油膜，阻止或减少导轨面直接接触，减小摩擦和磨损，以延长导轨的使用寿命。同时，对低速运动，润滑可以防止"爬行"；对高速运动，可减少摩擦热，减少热变形。
导轨润滑的方式有浇杯、油杯、手动油泵和自动润滑等。
导轨的防护装置用来防止切削、灰尘等赃物落到导轨表面，以免使导轨擦伤、生锈和过早的磨损。为此，在运动导轨端部安装刮板；采用各种式样的防护罩，使导轨不外露等办法。
(6) 结构尺寸的验算
1)校核温度变化对导轨间隙的影响 导轨在温度变化较大的环境中工作，应在选定精度和配合后，作导轨间隙验算。为了保证工作时不致卡住，导轨的最小间隙应大于或等于零，即 Δmin≥0
导轨的最小间隙用下式计算：
Δmin=Dmin[1+αk(t-t0)]-dmax[1+αz(t-t0)] (mm)
式中t-工作温度（°C）
t0-制造时温度（°C）
Dmin-包容件在t0时的最小尺寸（mm）
dmax-被包容件在t0时的最大尺寸（mm）
αk-包容件材料的线膨胀系数（1/°C）
αz-被包容件材料的线膨胀系数（1/°C）
为保证导向精度，导轨的最大间隙Δmax应小于或等于允许值，即Δmax≤[Δmax]
导轨的最大间隙用下式计算：
Δmax=Dmax[1+αk(t-t0)]-dmin[1+αz(t-t0)] (mm)
式中 Dmax-包容件在t0时的最大尺寸（mm）
dmin-被包容件在t0时的最小尺寸（mm）
2)不自锁条件和导轨间隙计算
当初定导轨的结构形式和尺寸后，应注意作用力的方向和作用点的位置，力求使导轨的倾斜力矩小，否则使导轨的摩擦力增大，磨损加快，从而降低导轨的灵活性和导向精度，甚至回使导轨卡住。
2.滚动导轨
在承导件和运动件之间放入一些滚动体（滚珠、滚柱或滚针），使相配的两个导轨面不直接接触的导轨，称为滚动导轨。
滚动导轨的特点是摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现"爬行"现象，故运动均匀平稳。因此，滚动导轨在要求微量移动和精确定位的设备上，获得日益广泛的运用。
滚动导轨的缺点是：导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求高；对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。
(1)结构形式
滚珠导轨为V-平截面的滚珠导轨、双V形截面的滚珠导轨和圆形截面滚珠导轨。由于滚珠和导轨面是点接触，故运动轻便，但刚度低，承载能力小。常用于运动件重量、载荷不大的场合。
滚柱（滚针）导轨-滚柱导轨中的滚柱与导轨面是线接触，故它的承载能力和刚度比滚珠导轨大，耐磨性较好，灵活性稍差。滚柱对导轨的不平度较敏感，容易产生侧向偏移和滑动，而使导轨的阻力增加，磨损加快，精度降低。滚柱的直径越大，对导轨的不平度越为敏感。
当结构尺寸受限制时，可采用直径较小的滚柱，这种导轨称为滚针导轨。
滚柱导轨支承为标准部件，具有安装、润滑简单，调整防护容易等优点。由于滚柱在封闭的滚道内滚动，故可用于行程很大的导轨上。
1)结构形式的选择：滚动导轨按其结构特点，分为开式和闭式两种。开式滚动导轨用于外加载荷作用在两条导轨中间，依靠运动件本身重量即可保持导轨良好接触的场合。闭式导轨则相反。
滚珠导轨的灵活性最好，结构简单，制造容易，但承载能力小，刚度低，常用于精度要求高、运动灵活、轻载的场合。滚柱（针）导轨刚度大，承载能力强，但对位置精度要求高。滚动导轨采用标准滚动轴承，结构简单，制造容易，润滑方便。宜用于中等精度的场合。为了增加滚动导轨的承载能力，可施预加载荷。这时刚度大，且没有间隙，精度相应提高，但阻尼比无预加载荷时大，制造复杂，成本高。故多用于精密导轨。
2)选择长度：一般应在满足导轨运动行程的前提下，尽可能使导轨的长度短一些。
为防止滚动体在行程的极端位置时脱落，运动件的长度应为
L=l+2a+Smax/2
式中　L-运动件或承导件的长度，计算时取较短者的长度（毫米）；
l-支承点的距离（毫米）；
采用循环式的滚动导轨支承时，运动件的行程长度不受限制。
滚动体尺寸和数目：滚动体直径大，承载能力大，摩擦阻力小。对于滚珠导轨，滚珠直径增大，刚度增高（滚柱导轨的刚度与滚柱直径无关）。因此，如果不受结构的限制，应有限选用尺寸较大的滚动体。
滚针导轨的摩擦阻力较大，且滚针可能产生滑动。所以尽可能不采用滚针导轨（特别是滚针直径小于4毫米时）。
当滚动体的数目增加时，导轨的承载能力和刚度也增加。但滚动体的数目不宜太多，过多会增加载荷在滚动体上分布的不均匀性，刚度反而下降。若滚动体数目太少，制造误差将会显著地影响运动件的导向精度。一般在一个滚动带归上，滚动体的数目最少为12个。经验表明：运动部件的重量，使滚柱单位长度上的载荷q≥4公斤/厘米时；对于滚珠导轨，在每个滚珠上的载荷为p≥3（d）1/2公斤时，（d为滚珠直径，毫米），载荷的分布比较均匀。
在滚柱导轨中，增加滚柱的长度，可减小接触应力和增大刚度，但载荷分布的不均匀性也增大。对于钢制摸削导轨，滚柱导轨和直径之比l/d<1.5，对于铸铁导轨，l/d可增大些（滚柱直径一般不小于6毫米，滚针直径不小于4毫米）。
 当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置Ⅰ时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置Ⅱ或Ⅲ时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜α角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。
为减小导轨变形，提高刚度，除合理选择滚动体的形状、尺寸、数量和适当增加工作台的厚度外，常用预加载荷的办法来提高导轨的刚度。燕尾形滚动导轨，用移动导轨板获得并控制预加载荷。
试验证明：随着过盈量的增加，导轨的刚度开始急剧增加，达到一定程度后，再增加过盈量，刚度不会显著提高。牵引力随着过盈量增加而增大，但在一定限度内变化不大，过盈量超过一定值后，则急剧增加。因此，合理的过盈量应使导轨刚度较好而牵引力不大。
4)技术要求：导轨的质量取决于它的制造精度和安装精度，设计时应根据使用要求，制定出滚动导轨的若干技术条件，下列项目和数据可供参考：
两导轨面间的不平度一般为3微米；
导轨不直度一般为10-15微米，精密的小于10微米。
滚动体的直径差，对于一般的导轨，全部滚动体的直径差不大于2微米，每组滚动体的直径差不大于1微米；对于精密导轨，全部滚动体的直径差不大于1微米，每组滚动体的直径差不大于0.5微米；
滚柱的锥度在滚柱长度范围内，大小端直径差小于0.5-1微米；
表面光洁度通常应刮研；在25×25厘米2内，其接触斑点为20-25个点，精密的取上限，一般的取下限。


 


导轨的种类


 1.按运动形式～直线导轨、圆导轨。


 2.按摩擦性质～滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、气浮导轨。


 3.按导轨材料～铸铁导轨、钢导轨、塑料导轨。


 4.按工作性质～主运动导轨、进给运动导轨、调整运动导轨。


 5.按受力情况～开式导轨、闭式导轨。


滑动导轨


滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的类型，也是其他类型导轨的基础。


一、滑动导轨的结构


 （一）导轨截形


 1.直线滑动导轨


  （1）矩形导轨


  承载能力大，制造方便。


   但磨损后不能自动补偿间隙。必须


  设置间隙调整装置。


（2）三角形导轨


   具有自动补偿磨损的能力，故其导向性好，但制造较麻烦。


   顶角一般为90度，小于90度可提高导向精度，110～120度时可提高承载能力。设计时两斜面的比压要基本相等。


（3）燕尾形导轨


  结构紧凑，高度较小，常用于多层次移动部件中（如车床刀架）。


  但制造较麻烦。不能自动补偿间隙。


  必须有消除间隙装置。


（4）圆形导轨


  制造方便。


 但磨损后间隙调整困难，故常用于受轴向力为主的场合，如拉床、钻床的主轴和导向套组成的导轨副。


圆周运动导轨


  用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。


（1）平面圆环导轨


   必须配有工作台心轴轴承，用得较多。


（2）锥形圆环导轨


   能承受轴向和径向载荷，但制造较困难。


（3）V形圆环导轨


    制造复杂。


  不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导轨副与凹形导轨副（按固定导轨的凹凸情况）。


   凸形导轨副～不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速移动的场合。


   凹形导轨副～能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合，但必须有充分的防护措施。


导轨的组合


   除圆柱导轨有时能单根使用外，导轨需两根（或两根以上）组合使用。


   重型机床常采用双矩形导轨。


   中、小型车床床身采用山形、矩形导轨组合。


  要求导向精度高的，采用双三角形导轨组合。


 要求结构紧凑，高度小，调整方便的采用燕尾导轨。


  从制造工艺性来看，矩形、圆形导轨好，三角形、燕尾形差。


导轨的间隙调整


   矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。


  常用结构：


 1.压板 2.镶条


导轨结构尺寸的选择


  导轨的跨距、导轨长度、导轨截面的宽度与厚度等尺寸的选择，设计时查阅《机床设计手册》。


提高导轨耐磨性的措施


  1.合理选择材料及热处理


   导轨副中，固定导轨的材料应较硬，运动导轨的材料应较软。


   常用材料组合


  铸铁——表面淬火铸铁


  铸铁——淬硬钢


  铸铁——贴塑铸铁


  热处理：高频淬火，电接触淬火。


2.导轨的卸荷


载荷的传递


使载荷减小。


 液压卸荷导轨，运动导轨面上开油腔（其面积比静压导轨小），压力油作用于油腔面，起到了卸荷作用。


此外还有速度卸荷等。


上银直线导轨


上银RG系列─滚柱式直线导轨


特征：RG系列以滚柱型滚动体取代了钢珠，为实现超高刚性与超重负荷能力而设计；透过滚动体与滑轨与滑块的线接触方式，让滚动体在承受高负荷时仅仅形成微量的弹性变形，更藉由45度的接触角度的设计，让整体线性滑轨达到四方向等高刚性、等高负荷能力的特性表现。透过超高刚性的实现，可大幅提升加工精度，达到高精度的诉求；由于超重负荷的特性，进而延长线性滑轨的使用寿命。
应用：自动化设备、重型搬运设备、CNC加工机、重切削加工机、CNC磨床、射出成型机、放电加工机 大型龙门机床、高刚性与重负荷需求的工作机械。


上银E2系列-自润式直线导轨


特征：节省成本，无需润滑管路系统与设备及减少油品成本。清洁环保，无油品外漏污染与强制润滑时油品外溅之虞，适合对清洁度要求较高的环境使用，具环保概念。 维护容易且长期使用：对正常使用者而言，在一般寿命内几乎不需任何维护工作。 使用安装灵活： 滑块任意摆向均能正常润滑，无安装方向限制。 拆装方便： 卡式油箱设计，可以在机台上轻易拆换，进一步延长寿命。 可选用相应的润滑油： 可拆换式油箱可依据线性滑轨使用环境的不同装填适当的润滑油。 特殊环境使用： 如粉尘环境、暴露在恶劣天气环境和用水环境等，配合滑块封入油脂﹝grease﹞使用可达到更佳的润滑效果。
应用：一般工具机产业机械： 塑料、印刷、造纸、纺织、食品、木工、电子机械： 半导体机械、机械手臂、X-Y平台、量测设备。
其它： 医疗设备、搬运输送机械、建筑设备。


上银EG系列─低组装式滚珠线性滑轨


特征：EG系列使用四列钢珠承受负荷设计，使其具备高刚性、高负荷的特性，同时具备四方向等负载特色、及自动调心的功能，可吸收安装面的装配误差，得到高精度的诉求。加上降低组合高度及缩短滑块长度，非常适合高速自动化产业机械及空间要求的小型设备使用。
应用：自动化装置、高速运输设备、精密量测仪器、半导体设备、木工机械。


上银HG系列─滚珠式直线导轨


特征：HG系列线性滑轨，为四列式单圆弧牙型接触线性滑轨，同时整合最佳化结构设计之重负荷精密线性滑轨，相较于其它之线性滑轨提升了负荷与刚性能力；具备四方向等负载特色、及自动调心的功能，可吸收安装面的装配误差，得到高精度的诉求。高速度、高负荷、高刚性与高精度化概念已成为未来全世界工业产品发展的趋势，HG系列线性滑轨，即为基于此理念开发之产品。
应用：机械加工中心、射出机、工具机、冲床、精密加工机、自动化装置、重型切削机床、运输设备、大理石切割机、量测仪器、磨床。


上银金属端盖直线导轨


特征：耐高温，其耐热温度150℃，瞬间温度200℃
应用：扩散炉、熔接机等半导体制造设备、热处理设备、真空用途﹝无塑料、橡胶等制品之气体释出﹞


上银MG系列─微小型直线导轨


特征：MGN 体积小、轻量化，特别适合小型化设备使用。 滑块、滑轨材质提供不锈钢及合金钢两种。不锈钢材质之线性滑轨，包含滑块、滑轨及其它金属配件如钢珠、保持器等，皆使用不锈钢材质，具备防锈的特性。 采用哥德型四点接触设计，可承受各方向负荷，具备刚性强，精度高等特性。 有钢珠保持器设计，在精度允许下具备互换性。 MGW﹝宽幅﹞ 加宽滑轨之设计大幅提升力矩负荷能力，可单轴使用。 哥德型四点接触设计，可承受各种方向之负荷并具有高刚性之特点。 滑块装有微小型保持钢丝，取下滑块钢珠也不会脱落。 滑轨、滑块及所有金属配件均采用不锈钢材质，具抗腐蚀之特性。
应用：半导体制造设备、印刷电路板IC组装设备、医疗设备、机器手臂、精密量测仪器、办公室自动化设备、其它小型直线滑动装置。




上银PG系列-精密定位直线导轨


特征：整合线性滑轨及编码器于一体，大幅增加空间效益。 兼具线性滑轨高刚性及磁性编码器高精度之优点。 内藏式尺身及感应读头，不易受外力破坏。 讯号感应属非接触性，产品寿命长。 可做长距离之量测 (磁性尺身部份可达30m)。 量测特性，不因含油、水、粉尘及切削屑之恶劣工作环境而改变；另对震动、噪音及高温之环境亦可胜任。 分辨率佳。 安装容易。




上银Q1系列─静音式直线导轨




特征：(1) 低噪音设计 利用同步联结器可使滚珠均匀等间隔的排列，滚珠与滚珠间的相互撞击金属声消失，尖锐的高频声音强度有效降低。总和的噪音强度与旧有系列比较在各个速度域有效降低约7.7分贝。 (2) 自润设计无须添油 专利的同步联结器在中间的间隔部设计有储油的空间，可供给钢珠在运行时润滑之需要，且在经过方向回转部时，能够将润滑油均匀的补充于储油空间内，继续均匀润滑钢珠，所以补充润滑油的频率可有效的减少。经过测试，在出厂前添加高性能的锂皂基油脂，在0.2倍的动额定负荷下，可持续使用超过2500公里而不产生疲劳破坏。所以在出厂时即添加高性能的润滑油脂，在一般正常使用下无需进行维护，即可确保其寿命年限。 (3) 提升运动平顺度 传统不具同步联结器之线性滑轨，开始运行时，负荷侧的钢珠会先运动，再推挤方向回转部与无负荷侧内的钢珠，造成连锁的来回碰撞，使得摩擦阻力变动起伏剧烈。而采用SynchMotion TM技术的Q1 Type线性滑轨由于具有同步联结器，将同一循环内的所有钢珠串联在一起，所以当滑块开始运动时，所有钢珠几乎同时启动，且钢珠间并无来回的碰撞，在保持一定的运动惯性下，摩擦阻力的变动幅度能有效的减少。 (4) 高速设计 同步联结器的间隔部设计可使滚珠与滚珠之间的相互摩擦消失，且HIWIN之专利设计使得滚珠与同步联结器之间为环形线接触，可减少两者间的接触面积，进而有效降低摩擦阻力，使得SynchMotion TM静音式线性滑轨具有卓越的高速性能。适用于高速、静音与低发尘需求的电子产业。




上银QR系列─静音式滚柱型直线导轨


 


特征?应用??1.提升运动平顺度 传统不具同步联结器之线性滑轨开始运行时，滚动体会因推挤而造成连锁的来回碰撞，使得摩擦阻力变动起伏剧烈。而采用SynchMotionTM技术的QR系列线性滑轨由于具有滚柱同步联结器，除了有效防止滚柱进入负荷区之偏摆现象，所有滚柱被均匀的间隔排列进行循环运动，且滚柱间并无来回的碰撞，在保持一定的运动惯性下，摩擦阻力的变动幅度能有效的减少。 2.低噪音设计 利用滚柱同步联结器可使滚柱均匀等间隔的排列，相邻滚柱间的撞击金属声消失，尖锐的高频声音强度有效降低，总和的声音强度与旧有系列比较在各个速度域有效降低约3分贝。 3. 四方向高负荷承载能力 QR系列线性滑轨采用DB(45°-45°)接触系统，能承受上下和左右方向的负荷，让线性滑轨具有超高负载能力。在相同工作负荷的要求下，QR线轨相较于滚珠型线轨可有较小的体积，即可均匀承受高负载。 4.四方向皆具有超高刚性 QR系列线性滑轨除了藉由搭载专利设计之同步联结器以提升高速性能之外，并以滚柱型滚动体取代了滚珠，藉由滚柱与滑轨与滑块的线接触方式，有效减少滚柱受负载时之弹性变形，不仅能大幅提升线性滑轨的刚性值，更能在高速运行下维持高精度的加工。
应用：适用于高速、宁静与高刚性需求的产业。


滚动直线导轨副的安装技术研究


   直线滚动导轨作为一种功能部件，由于它具有许多独特的性能，因而在各种机械设备中尤其在机床中得到了广泛的应用。滚动直线导轨副的安装种类很多，几乎能满足任何结构的需要，滚动直线导轨副在选用时通常为两根，每根导轨上使用的滑块为两块，导轨装在机床床身上，而滑块固定在工作台上。在两根导轨中有一根是基准导轨，一根是辅助导轨。对于高速、精密、重载直线滚动导轨副。


工作台安装面精度


    滚动直线导轨副是按照机床工作台安装面的精度执行。当在1根导轨上装有2个以上的滑块时，因工作台行程小于安装面的长度，以及安装误差的平均化效果，使工作台的精度往往高于安装面的精度，大约可提高1／3。正是由于滚动直线导轨副具有的上述特性，使导轨安装面的加工，实现了以铣、刨代磨的工艺，给主机厂节约了加工费用。但是在实际使用中，我们发现存在过度使用此特性的情况。如某厂床身图样要求加工导轨安装面表面粗糙度值R =1．6 m，靠山面与安装面圆弧倒角小于． 5mm；在安装滚动直线导轨后，发现导轨侧基准与靠山面不能贴合，同时直线度呈小s情况。在现场我们对导轨安装面重新检测，实际加工后的导轨安装面表面粗糙度值 。约为3．2 m，靠山面与安装面圆弧倒角大于册．5mm，随后对导轨安装面进行抛研，并加大滚动直线导轨的倒角，解决了滚动直线导轨安装精度。由于表面粗糙度是由表面波纹度和几何形状误差组成。表面波纹度的形成是由于加工过程中的随机因素引起的，这些因素在加工过程中的随机性决定了加工面的随机性，决定了它是一个距离的随机过程。因此，主机厂在使用滚动直线导轨时，导轨安装面及靠山面的加工一定要按图样要求，同时滚动直线导轨倒角1mm×45。，最佳效果是在靠山面与安装面加工的沉割槽。


安装误差：


    滚动直线导轨副存在水平方向和垂直方向的安装误差，安装误差产生的影响分为寿命、摩擦、精度三个因素。若安装误差过大，将形成滑块撬力，引起滚动体与滚道之间接触角变化，摩擦力增大，导致寿命降低，并使刚性降低，进而影响到滚动直线导轨副的运动精度和性能保持性。滚动直线导轨虽然具有安装误差的平均化效果，但平均化效果的大小与导轨副的预紧力、同一平面安装导轨数及导轨和工作台的变形有关，所以实际误差值要比理论值大一些。经过力学、动力学理论对导轨副的安装分析，以及长期实际安装的经验，建议滚动直线导轨副水平方向和垂直方向的安装误差，按规格控制在0．02～ 0．06mm、0．05～0．12ram。


 


导轨的功用概括为起导向和支承作用，在设计导轨时应考虑以下问题：  
    1. 有一定的导向精度  导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性(对直线运动导轨)或真圆性(对圆运动导轨)及它与有关基面之间的相互位置的准确性。
    2. 有良好的精度保持性  精度保持性是指导轨能否长期保持原始精度，丧失精度保持性的主要因素是由于导轨的磨损、导轨的结构形式及支承件材料的稳定性有关。数控机床常采用滚动导轨，静压导轨或塑料导轨。
    3.有足够的刚度  导轨的刚度主要决定于其类型、结构形式和尺寸大小点轨与床身的联接方式，导轨材料和表面加工质量等。数控机床常采用加大导轨截面积的尺寸，或在主导轨外添加辅助导轨来提高刚度。
    4. 有良好的摩擦特性  导轨的摩擦系数要小，而且动、静摩擦系数应尽量接近，以减小摩擦阻力和导轨热变形，使运动轻便平稳，低速无爬行，这对数控机床特别重要。
    5. 导轨结构工艺性要好，便于制造和装配，便于检验、调整和维修，有合理的导轨防护和润滑措施等。


 
滚动导轨


    滚动导轨就是在导轨工作面间安装滚动件，变滑动摩擦为滚动摩擦。其优点是摩擦系数小、摩擦发热小、运动灵活、精度保持性好、低速运动平稳。缺点是滚动导轨结构复杂，制造成本高，抗震性差。
    滚动导轨常用的滚动体有滚珠、滚柱、滚针，特点是：
    滚珠导轨的承载能力小，刚度低，适用于运动部件重量不大，切削力和颠覆力矩都较小的机床。
    滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的机床。
    滚针导轨的特点是滚针尺寸小，结构紧凑，适用于导轨尺寸受到限制的机床。


滚动导轨块


滚动导轨块的特点是刚度高、承载能力大、便于装拆。


直线滚动导轨


    导轨条安装在床身上，滑块连同工作台沿导轨条作直线运动；滑块中有四组滚珠，在导轨条和滑块的直线滚道内滚动。当滚珠滚到滑块的端点，就经端面挡板和滑块中的回珠孔回到另一端，经另一端面挡块再进入循环。四组滚珠各有自己的回珠孔；分别处于滑块的四角。


配置与固定


    直线滚动导轨副包括导轨条和滑块两部分。导轨条通常为两根，装在支承件上，见图下图。每根导轨条上有两个滑块，固定在移动件上。如移动件较长，也可在一根导轨条上装3个或3个以上的滑块。如移动件较宽，也可用3根或3根以上的导轨条。


精度和预紧


  1. 精度
直线运动滚动支承的精度分为1、2、3、4、5、6级。数控机床应采用1或2级。不同精度和规格的导轨支承，对安装基面均有相应的形位公差要求。设计时应注意查样本手册。


  2. 预紧
导轨支承的工作间隙，直接影响它的运动精度、承载能力和刚度。间隙分为普通间隙和负间隙(过盈，即预紧)两类，在负间隙中又有轻预紧和中预紧两种情况。
(1) 普通间隙通常用于对精度无要求和要求尽量减小滑块移动阻力的场合，如辅助导轨，机械手等；
(2) 轻预紧用于精度要求较高但载荷较轻的场合，例如磨床的进给导轨和工业机器人等；
(3) 中预紧用于对精度和刚度均要求较高具有冲击、振动和进行重切削的场合，例如加工中心、数控机床、磨床的砂轮架导轨等。


按规定要求用力矩扳手扭紧，中间螺钉按要求施力，两端的略轻些为中间施力的90％效果较好。


静压导轨


    静压导轨的滑动面之间开有油腔，将有一定压力的油通过节流器输入油腔，形成压力油膜，浮起运动部件，使导轨工作表面处于纯液体摩擦，不产生磨损。


(一）特点
    其优点是：
    (1) 精度保持性好；
    (2) 摩擦系数也极低(0.0005)，驱动功率大大降低；
    (3) 其运动不受速度和负载的限制，低速无爬行，承载能力大，刚度好；
    (4) 油液有吸振作用，抗振性好，导轨摩擦发热也小。
    其缺点是结构复杂，要有供油系统，油的清洁度要求高。


工作原理
    由于承载的要求不同，静压导轨分为开式和闭式两种。
    开式静压导轨的工作原理.


    开式静压导轨只能承受垂直方向的负载，承受颠覆力矩的能力差。闭式静压导轨能承受较大的颠覆力矩，导轨刚度也较高。静压导轨主要用于精密机床的进给运动和低速运动导轨。


导轨的润滑与防护


导轨的润滑


润滑的目的、要求与方式


润滑的目的是为了降低摩擦力、减少磨损、降低温度和防止生锈。
     润滑要求供给导轨清洁的润滑油。油量可以调节。尽量采取自动和强制润滑。润滑元件要可靠。要有安全装置。例如静压导轨在未形成油膜之前不能开车和润滑不正常有报警信号等。
    导轨的润滑方式有：人工定期向导轨面浇油、在运动部件上装油杯使油沿油孔流或滴向导轨面、在运动部件上装润滑电磁泵等。


润滑油的选择
    导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂，滑动导轨用润滑油。
    滚动导轨支承多用润滑脂润滑。它的优点是不会泄漏，不需经常加油；缺点是尘屑进入后易磨损导轨，因此对防护要求较高。易被污染又难以防护的地方，可用润滑油润滑。
导轨的防护
    防止或减少导轨副磨损的重要方法之一，就是对导轨进行防护。据统计，有可靠防护装置的导轨，比外露导轨的磨损量可减少60％左右。常用的防护方式有以下几种：


刮板式


耐热能力好，但只能排除较大的硬粒。
    可去除细小的尘屑之外，还具有良好的吸油能力。
    耐热能力好、防护能力强并有良好的润滑性。虽结构稍复杂，应用仍很多。


伸缩式


    软式皮腔式防护装置，一般用皮革、帆布或人造革制成，结构简单，可用于高速导轨。缺点是不耐热。这种防护装置多用于磨床和精密机床，如导轨磨床等。但不能用于车床铣床等有红热切屑的机床。


    各层盖板均由钢板制成，耐热性好，强度高、刚性好，使用寿命长。该防护装置多用于大型和精密机床，如龙门式机床、数控机床和坐标镗床等。


提高导轨耐磨性的措施
    从设计角度提高耐磨性的基本思路是：尽量争取无磨损；在无法避免磨损时尽量争取少磨损、均匀磨损以及磨损后能够补偿，以便提高使用期限。


争取无磨损
    磨损的原因是配合面在一定的压强作用下直接接触并作相对运动。因此不磨损的条件是配合面在作相对运动时不直接接触，接触时则无相对运动。其办法之一是使润滑剂把摩擦面完全分隔开。如静压导轨、静压轴承或其它的静压副。


争取少磨损
    争取无磨损只能在少数和特殊情况下才能做到。多数情况只能争取少磨损以延长工作期限。


降低压强
    采用加大导轨的接触面和减轻负荷的办法来降低压强。提高导轨面的直线度和细化表面粗糙度，均可增加实际接触面积。采用卸荷导轨是减轻导轨负荷，降低压强的好办法。


改变摩擦性质
    用滚动副代替滑动副，可以减少磨损。在滑动摩擦副中保证充分润滑避免出现干摩擦或半干摩擦，也可降低磨损。


正确选择摩擦副的材料和热处理
    适当选择摩擦副的材料和热处理可提高抗磨损的能力。例如，支承导轨淬硬，动导轨表面贴塑料软带。
4．加强防护
    加强防护，可避免灰尘、切屑、砂轮屑等进入摩擦副，是提高导轨耐磨性的有效措施。


争取均匀磨损
    磨损是否均匀对零部件的工作期限影响很大。例如床身导轨，如果磨损是均匀的，对机床加工精度一般影响不大，而且可以补偿。磨损不均匀的原因主要有两个：在摩擦面上压强分布不均；各个部分的使用机会不同。争取均匀磨损有如下措施：


1. 力求使摩擦面上压强均匀分布，例如导轨的形状和尺寸要尽可能对集中载荷对称；
2. 尽量减小扭转力矩和倾覆力矩；保证工作台、溜板等支承件有足够的刚度；
3. 摩擦副中全长上使用机会不均的那一件硬度应高些，例如车床床身导轨的硬度应比床鞍导轨硬度高。


磨损后应能补偿磨损量
    磨损后间隙变大了，设计时应考虑在构造上能补偿这个间隙。补偿方法可以是自动的连续补偿，也可以是定期的人工补偿。自动连续补偿可以靠自重，例如三角形导轨。定期的人工补偿，如矩形和燕尾形导轨靠调整镶条，闭式导轨还要调整压板等。