如何正确选用直线导轨副

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• 摘要：为了适应各种机床设备对其直线导轨副的耐冲击性、较高的刚度、运行顺畅度、适当摩擦力等要求，合理选择直线导轨副是必须首先解决的技术问题。本文将主要介绍如何正确选用直线导轨副。

一、 概述在直线传动领域中，直线导轨副一直是关键性的产品，目前已成为各种机床、数控加工中心、精密电子机械中不可缺少的重要功能部件。随着直线导轨副应用的范围日益扩大，使技术提升和产品细分已经成为必然趋势，高速化与环保化已经成为直线导轨副的发展方向。为了适应各种机床设备对其直线导轨副的耐冲击性、较高的刚度、运行顺畅度、适当摩擦力等要求，合理选择直线导轨副是必须首先解决的技术问题。本文将主要介绍如何正确选用直线导轨副。二、 常用结构按照滚珠在导轨和滑块之间的接触牙型对直线导轨副进行分类，主要有歌德式（Gothic Type）牙型和圆弧式牙型（如图一所示）。

歌德式也称作两列式，圆弧式也称作四列式。由于圆弧式牙型其接触角（垂直于回转轴线的直线与滚珠中心和沟槽接触点连线的夹角）在传动中易变动，产生间隙与侧向力变动，安装容易。而歌德式牙型其接触角能保持不变，刚性也比较稳定。一般而言直线导轨的常用结构以这两种类型为主。两者主要区别如下表所示。

三、 主要性能指标通常，直线导轨副的选用必须根据使用条件、负载能力和预期寿命选用。但由于直线导轨的寿命分散性较大，为了便于选用直线导轨副，必须先清楚以下几个重要概念。额定寿命：所谓额定寿命是指一批相同的产品，在相同的条件及额定负荷下，有90%未曾发生表面剥离现象而达到的运行距离。直线导轨副使用钢珠作为滚动体的额定寿命，在基本动额定负荷下为50km。
基本动额定负荷（C）: 所谓基本动额定负荷是指一批相同规格的直线导轨副，在负荷方向和大小均等的状态下，经过运行50km后，90%的直线导轨其滚道表面不产生疲劳损坏（剥离或点蚀）时的最高负荷。基本静额定负荷(Co): 所谓基本静额定负荷是指在负荷方向和大小均等的状态下，在受到最大应力的接触面处，钢珠与滚道表面的总永久变形量恰为钢珠直径万分之一时的静负荷。由于在机械加工方面的精度要求愈来愈高，使得对加工机械上的重要零组件直线导轨的精度等级划分也越来越细。精度等级：一般直线导轨副的精度分为普通级、高级、精密级、超精密级和超高精密级五种。主要检测指标一般有三个，一是滑块C面对滑轨A面的平行度，二是滑块D面对滑轨B面的平行度（如图二所示），三是行走平行度，所谓行走平行度是指将直线导轨固定在基准座平面上，使滑块沿行程行走时，导轨与滑块基准面之间的平行度误差。


不同的精度等级对应滑轨的行走平行度误差如下面的图三所示。


预压力：所谓预压力是预先给予钢珠负荷力，利用钢珠与珠道之间负向间隙给予预压，这样能够提高直线导轨的刚性和消除间隙。按照预压力的大小可以分为不同的预压等级。如台湾上银公司（HIWIN）提供六种标准预压，预压力从有间隙到0.13C不等。C值为动额定负荷。详细的预压力数值和应用范围如表一所示。

四、 直线导轨副的选用通常，直线导轨副的选用必须根据使用条件、负载能力、和预期寿命选用。所谓使用条件主要是指应用何种设备、精度要求、刚性要求、负荷方式、行程、运行速度、使用频率、使用环境等因素。根据条件选择对应的合适产品系列。各个直线导轨的生产厂家都对其产品进行了合适的系列划分。如台湾HIWIN公司的直线导轨主要分为HG系列、LG系列、AG系列、MG系列等。具体的选用过程可以参考下面的顺序.


在选用的过程中可以根据计算结果随时返回到前面的步骤进行重新选择和设定。计算滑块最大负荷时要确认选用的直线导轨静安全系数应该超过推荐表中所列值（见表二）。如果所选用的直线导轨副刚性不足，可以提高预压力，加大选用尺寸或增加滑块数来提高刚性。


静安全系数定义为静额定负荷与工作负荷的比值。 值得提到的是两列歌德式结构的直线导轨副能承受各个方向的力和力矩，在轻负载或中负载应用场合较多，尤其在侧向力负载较大时。而四列圆弧式结构的直线导轨在重负载或超重负载应用场合较多，圆弧型有吸收装配面误差的能力。但若有冲击负载的情况发生时，宜选用歌德型结构的直线导轨副。五、 结束语
产品对使用者而言，讲究的是适用性与可靠性。不论是歌德型结构还是圆弧型结构都有其适用的应用环境。随着直线导轨副的应用范围日益扩大，新技术也在快速的发展，高速化和环保化将是两项重要的发展课题。如何结合开发技术与理论，提升产品水平，制造出适合线性传动领域需求的直线导轨副，将是我们不断努力的方向。（全文完）