一、 概述
在直線傳動(dòng)領(lǐng)域中，直線導(dǎo)軌副一直是關(guān)鍵性的產(chǎn)品，目前已成為各種機(jī)床、數(shù)控加工中心、精密電子機(jī)械中不可缺少的重要功能部件。隨著直線導(dǎo)軌副應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大，使技術(shù)提升和產(chǎn)品細(xì)分已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，高速化與環(huán)�；呀�(jīng)成為直線導(dǎo)軌副的發(fā)展方向。為了適應(yīng)各種機(jī)床設(shè)備對(duì)其直線導(dǎo)軌副的耐沖擊性、較高的剛度、運(yùn)行順暢度、適當(dāng)摩擦力等要求，合理選擇直線導(dǎo)軌副是必須首先解決的技術(shù)問(wèn)題。本文將主要介紹如何正確選用直線導(dǎo)軌副。
二、 常用結(jié)構(gòu)
按照滾珠在導(dǎo)軌和滑塊之間的接觸牙型對(duì)直線導(dǎo)軌副進(jìn)行分類(lèi)，主要有歌德式（Gothic Type）牙型和圓弧式牙型（如圖一所示）。
歌德式也稱(chēng)作兩列式，圓弧式也稱(chēng)作四列式。由于圓弧式牙型其接觸角（垂直于回轉(zhuǎn)軸線的直線與滾珠中心和溝槽接觸點(diǎn)連線的夾角）在傳動(dòng)中易變動(dòng)，產(chǎn)生間隙與側(cè)向力變動(dòng)，安裝容易。而歌德式牙型其接觸角能保持不變，剛性也比較穩(wěn)定。一般而言直線導(dǎo)軌的常用結(jié)構(gòu)以這兩種類(lèi)型為主。兩者主要區(qū)別如下表所示。
三、 主要性能指標(biāo)
通常，直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力和預(yù)期壽命選用。但由于直線導(dǎo)軌的壽命分散性較大，為了便于選用直線導(dǎo)軌副，必須先清楚以下幾個(gè)重要概念。
額定壽命：所謂額定壽命是指一批相同的產(chǎn)品，在相同的條件及額定負(fù)荷下，有90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達(dá)到的運(yùn)行距離。直線導(dǎo)軌副使用鋼珠作為滾動(dòng)體的額定壽命，在基本動(dòng)額定負(fù)荷下為50km。
基本動(dòng)額定負(fù)荷（C）: 所謂基本動(dòng)額定負(fù)荷是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌副，在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)運(yùn)行50km后，90%的直線導(dǎo)軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞（剝離或點(diǎn)蝕）時(shí)的最高負(fù)荷�；眷o額定負(fù)荷(Co): 所謂基本靜額定負(fù)荷是指在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，在受到最大應(yīng)力的接觸面處，鋼珠與滾道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬(wàn)分之一時(shí)的靜負(fù)荷。
由于在機(jī)械加工方面的精度要求愈來(lái)愈高，使得對(duì)加工機(jī)械上的重要零組件直線導(dǎo)軌的精度等級(jí)劃分也越來(lái)越細(xì)。精度等級(jí)：一般直線導(dǎo)軌副的精度分為普通級(jí)、高級(jí)、精密級(jí)、超精密級(jí)和超高精密級(jí)五種。主要檢測(cè)指標(biāo)一般有三個(gè)，一是滑塊C面對(duì)滑軌A面的平行度，二是滑塊D面對(duì)滑軌B面的平行度（如圖二所示），三是行走平行度，所謂行走平行度是指將直線導(dǎo)軌固定在基準(zhǔn)座平面上，使滑塊沿行程行走時(shí)，導(dǎo)軌與滑塊基準(zhǔn)面之間的平行度誤差。
不同的精度等級(jí)對(duì)應(yīng)滑軌的行走平行度誤差如下面的圖三所示。
預(yù)壓力：所謂預(yù)壓力是預(yù)先給予鋼珠負(fù)荷力，利用鋼珠與珠道之間負(fù)向間隙給予預(yù)壓，這樣能夠提高直線導(dǎo)軌的剛性和消除間隙。按照預(yù)壓力的大小可以分為不同的預(yù)壓等級(jí)。如臺(tái)灣上銀公司（HIWIN）提供六種標(biāo)準(zhǔn)預(yù)壓，預(yù)壓力從有間隙到0.13C不等。C值為動(dòng)額定負(fù)荷。詳細(xì)的預(yù)壓力數(shù)值和應(yīng)用范圍如表一所示。
四、 直線導(dǎo)軌副的選用
通常，直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力、和預(yù)期壽命選用。所謂使用條件主要是指應(yīng)用何種設(shè)備、精度要求、剛性要求、負(fù)荷方式、行程、運(yùn)行速度、使用頻率、使用環(huán)境等因素。根據(jù)條件選擇對(duì)應(yīng)的合適產(chǎn)品系列。各個(gè)直線導(dǎo)軌的生產(chǎn)廠家都對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了合適的系列劃分。如臺(tái)灣HIWIN公司的直線導(dǎo)軌主要分為HG系列、LG系列、AG系列、MG系列等。具體的選用過(guò)程可以參考下面的順序.
在選用的過(guò)程中可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果隨時(shí)返回到前面的步驟進(jìn)行重新選擇和設(shè)定。計(jì)算滑塊最大負(fù)荷時(shí)要確認(rèn)選用的直線導(dǎo)軌靜安全系數(shù)應(yīng)該超過(guò)推薦表中所列值（見(jiàn)表二）。如果所選用的直線導(dǎo)軌副剛性不足，可以提高預(yù)壓力，加大選用尺寸或增加滑塊數(shù)來(lái)提高剛性。
靜安全系數(shù)定義為靜額定負(fù)荷與工作負(fù)荷的比值。
值得提到的是兩列歌德式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副能承受各個(gè)方向的力和力矩，在輕負(fù)載或中負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合較多，尤其在側(cè)向力負(fù)載較大時(shí)。而四列圓弧式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌在重負(fù)載或超重負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合較多，圓弧型有吸收裝配面誤差的能力。但若有沖擊負(fù)載的情況發(fā)生時(shí)，宜選用歌德型結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副。
五、 結(jié)束語(yǔ)
產(chǎn)品對(duì)使用者而言，講究的是適用性與可靠性。不論是歌德型結(jié)構(gòu)還是圓弧型結(jié)構(gòu)都有其適用的應(yīng)用環(huán)境。隨著直線導(dǎo)軌副的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，新技術(shù)也在快速的發(fā)展，高速化和環(huán)保化將是兩項(xiàng)重要的發(fā)展課題。如何結(jié)合開(kāi)發(fā)技術(shù)與理論，提升產(chǎn)品水平，制造出適合線性傳動(dòng)領(lǐng)域需求的直線導(dǎo)軌副，將是我們不斷努力的方向
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