滚动直线导轨副的技术动向

新式滚动式直线导轨副。

研制高速、高加减速滚动直线导轨副。

近几年来，数控机床、机器人、电子机械设备等各类机械进给速度都在迅速发展，目前已提高到原来的2~3倍，其中采用滚动直线导轨副的要求也越来越高。滚动线导轨副达到高速、高加减速基本要求：①滚动体之间不接触；②润滑性能提高，且具有长时间保持特性；③整列滚动体平滑运动；④冲击小的周期机构。

根据上述要求，日本THK公司研制了SSR导轨副，采用了下列技术：

导轨副采用滚体保持器，使滚体均匀排列，平稳地进行循环运动；这样就使SSR导轨副具有噪音低，免维护，使用寿命长，并能实现300m/min的超高速直线运动。在100m/min的运动速度下，导轨副的噪声小于50dB，摩擦波幅减小为原来的1/5。此外，通过一次加注2ml润滑油，运行2800km的无负载试验。

(2)自动润滑免维修设备。为使滚动部件能够长期稳定地工作并保持其机能，润滑和免维护要求非常重要，为此，日本NSK公司开发了滚动直线导轨副用的“KI系列润滑装置”，该装置含有润滑油的树脂材料“固形油”，该装置中的密封件含有70%重量比的润滑油，随着润滑油慢慢溢出，维持长期润滑能力。

二、滚筒式滚动直线导轨副的发展趋势

滚筒式滚动直线导轨副具有寿命长，刚度高，噪音小等特点。其分为O型和X型两种，X型是由德国INA公司研制开发而成。

滚筒式滚动直线导轨副的发展方向主要是润滑。常规注油是必要的，但设备复杂，成本高。为了达到这个目的，日本Memuson独立开发了一个毛细管状的润滑体，安装在滑块中，可以达到5年或20,000km的行程，无需维护。同时，日本THK公司开发的QZ型润滑器，还含有纤维网和密封圈，使导轨副的润滑达到了长期免维护的技术要求。

三、滚动式直线导轨副磁栅测量系统。

Schneeberger公司开发了一个叫做“monorail”的滚动直线导轨副，它将引导直线运动的功能与磁栅数显的位移检测功能结合起来。导轨侧贴有磁化钢带，同时采集信号的磁头与导轨副的滑块固定并同步移动。磁栅量测系统的最低分辨率0.001，精度0.005，最高移动速度3米/秒。轨道长度可达3000mm，每50mm设置一个参考点。滚动直线导轨副具有以下特点：①结构紧凑，安装方便，占用空间小；②由于导轨内安装了测量系统，误差大大减小，提高了长度测量的精度；③导轨内密封磁栅，提高了测量系统的抗干扰能力。

4.研制微型导轨副。

THK以医疗、半导体制造及测量设备为目标，开发出导轨宽度分别为1mm,2mm,4mm三种型号(长度100mm)的标准产品：①超小型：LM导轨副系列中截面尺寸最小，可靠性最高的超微型产品。可满足设备轻便、节省空间的要求；②滚动阻力小；③能承受各方向的负荷；④耐腐蚀性能优异：LM导轨和滚珠采用马氏体不锈钢材料，具有良好的耐蚀性能，最适用于医疗器械和清洗车间。

研究和开发更个性化。

一、发展高精确度技术。

一、“过渡曲线”的优化设计。

通过实验，日本学者发现，滚动直线导轨副纲球圈的设计直接影响进给运动中的高频振动和动摩擦力的变化，动摩擦力的变化频率与钢球直径有关，表明钢球在工作滚道的进出过程中产生了冲击摩擦力。

本文讨论了滚动直线导轨副滑块循环回路的过渡曲线形式，采用给定间隙的方法，在钢球循环回路中采用圆弧形凹陷圆柱面沟槽，在每一圆柱面的中心线(即砂轮中心轨迹线)上采用多段单、双圆弧样条曲线，并对其进行优化。为了提高精密直线式进给系统的精度，使网球荷载变化平稳、连续、无突变，减小冲击，从而降低动态摩擦的高频振幅，具有重要的意义。

二、导轨安装螺孔的间距和螺孔的沉孔深度对导轨下槽口的精度有影响。

为适应各种机床对导轨的冲击，满足工作稳定性的要求，提高吸震效果，需要合理地设计导轨副安装连接螺栓。通过试验，日本NSK公司测量了导轨下沟槽的变形量，并测定了不同螺孔安装节距和螺孔沉孔深度的情况。

可视化导向器安装螺距和螺纹孔沉孔深度对导向器下沟槽的精度有很大的影响，如何选择合适的安装螺距和螺纹孔沉孔深度，对于提高滚动直线导轨副的精度至关重要。

三、超精密定位装置的研制。通过试验研究，采用滚动直线导轨副与直线电机组成的进给装置，实现1纳米级的超精密传动。并以滚动直线导轨副在微小位移下的非线性特性为基础，对其所组成的精密传动装置进行了理论分析。

二、直线运动装置。

直动单元实现了直动平台的模块化和标准化，用户可根据工作内容选择合适的型式和行程，构成不同的结构。XYZ多轴平台、自动组装运输系统、半导体制造设备和光电产品等自动化和精密测量装置均采用直线运动装置。

连续使用的直线运动单元的工作环境温度可达到80℃，短时间运行温度可达到100℃。只要力和力矩都在最大直线运动单元的范围之内，它就可以安装在任何位置。该直动式装置进给速度最大可达60~90m/min，加速度为0.6~2.0g，定位精度为20~25。而且将来取代直线电机驱动，其进给速度可达80~200m/min，加速度1~10g，定位精度可达0.5~0.005(甚至更高)。因此，对采用滚动式直线导轨副的设备提出了更高的要求。

三、互换性导向器系列

为满足客户对交货期的要求，加快资金周转降低成本，互换性产品的生产是最好的方法，即导轨和滑板可分别制造，库存可根据相应的定单合同组织装配，以达到短期交货的目的，此外，互换性产品对客户的维修更换也很方便。为满足互换性要求，首先要准确加工测量槽位尺寸，提高导轨和滑块的加工精度，并加强半成品库存管理，建立全计算机管理系统。绿色设计更倾向于环保。

一是解决了滚动直线导轨副的噪声问题；

通过Yamata等人的研究，证实了滚动直线导轨副噪声产生的主要原因是滚动体与端盖、滚道的碰撞。当声压级在100~20000HZ之间时，可采用轻质陶瓷球(Si5N4)进行调制。实验结果表明，在0.3~1.17m/s范围内，钢球滚珠运动噪声可达60.0~76.9dB，而陶瓷球运动噪声可达55~71dB，平均降噪可达4.5dB。

二、面对环保要求。

在这种环境下，半导体、液晶生产设备对环保要求极高，滚动直线导轨副采用真空氟素润滑剂，氟素润滑剂粉尘产生量极小。但氟润滑剂的耐久性和防锈性不高，高速运行时阻力增加，由于上述原因，使用低粉尘的润滑剂和KI系列组成的密封润滑件可获得与真空润滑剂相同的性能。

为满足绿色环保和多种多样的使用要求，提高防锈性能显得尤为重要。例如不锈钢导轨副，采用马氏体系不锈钢材料，具有与普通标准导轨副同样的额定载荷等机能。为了防锈蚀和光反射，导轨副必须进行表面处理。本文从防锈机能、耐久性、成本等方面出发，推荐采用电解防锈黑色膜表面处理工艺进行处理。采用低温氟化喷涂的方法，还可进一步提高氟素树脂涂料的防锈性，可广泛应用于医药、食品加工机械等领域。

关键词：轴承类型。