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摘要：直线导轨具有承载能力大、接触刚性高、可靠性高等优点，被广泛地应用在现代数控机床及各种钢结构非标设备上。直线滚动导轨是其中一个重要组成部分，对设备整机的动态特性影响非常大，所以对直线滚动导轨的动态特性进行研究有很大的现实意义。本文通过对滚动直线导轨的工作原理、承载区运动分析、旋滚比及滚珠直线导轨的应用等方面来研究滚动直线导轨承载区的运动。
关键字：滚动直线导轨 承载区 运动
导轨中滚珠的运动情况很复杂，在滚动的过程中，还伴随这滚动体滑动现象的发生。
滚珠在直线滚动导轨中运动时，如果接触角不为是“0”，那么，滚珠就会发生的法线滑动，这种滑动绕接触面，行成为自旋滑动。
1.滚动直线导轨原理及特性
以滚珠作为导轨与滑块之间的动力传输界面，直线导轨在这个界面上可进行无限滚动循环的运动。将滑块限制在导轨上，使得负载工作台能沿导轨以高速度、高精度作直线运动。
滚珠直线导轨副组成零件包括：直线导轨、滚珠、滚珠滑座和相关循环零件等部件。它有更高的承载、负载能力。在高负载的情况下，仍可保持高精度的直线运动导向。由于其直线导向精度和机械效率高、可靠性和标准化程度好等特点，被广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械、纺织机械、制药机械、玻璃机械以及其他需要精密直线导向的领域。
它具有以下特性：由于滚动直线导轨在运动过程中产生的摩擦阻力比较小，在高速运动中就可以降低机器所需驱动力，所以所需动力源和动力机构就会小型化和简便化，这样不仅可以降低设备生产成本，还能节约电力成本；定位精度高，滚珠在滚道上滚动来完成滚动直线导轨运动，导轨的副摩擦阻力就很小，那么静摩擦阻力的差值也不明显，滚动直线导轨运动重复运动的精度就会很高，会很适合做高频次的重复运动，它达到了提高运动精度的水平要求，达到平稳运动的标准；可同时承受上下左右方向的负荷，也可以承受摇动力、振动力、摆动力等负荷。在设计和制造的过程中，可以通过增加预加载荷的方法来增加阻尼，更好地达到抗振效果；组装起来简便、容易；互换性好，可以随意更换滑块、导轨，甚至整个滚动导轨副，便于调整；流体润滑，构造比较简单；使用寿命长。
2.分析滚珠的运动情况
滚动直线导轨副滑块在运动过程中，由于两物体接触，在外力作用下会发生滑动或滑动趋势，在接触表面，会产生组织这一滑动现象发生的阻力，即为摩擦力。滚动直线导轨副产生的摩擦力会受到很多方面的影响，比如滚动直线导轨副的钢球或滑块沟槽的条件、由于不同参数，钢球或滑块在钢槽中产生的形变差值等因素。摩擦而引起的发热，会损坏导轨的润滑性能，会引起沟槽状态的变化，也就直接影响了接触状态和运动状态。
3.滚动直线导轨副的安装使用应用技术
安装滚动直线导轨副时，首先要检查装配面，导轨的基准侧面与安装台阶的基准侧面要相对一致。然后要检查螺栓和螺孔的位置是否正确。固定螺钉，使导轨基准侧面与安装台阶侧面相接，注意压紧，最后拧紧安装螺栓， 依次拧紧滑块的螺钉。
例如双工位供料胎面打卷设备上有两根SR45LA4KK+2985L型号直线导轨，安装在两根3140*130*25导轨座上。由气缸推动平台小车往复运动。导轨座焊接在3300*2000*20的整块钢板上。焊接时的应力和变形对直线导轨运行影响很大。另外平台小车上负载两个直径1200mm打好卷的胎面约700公斤重需要连续24小时工作。3米长的导轨平直度有一点点误差。运行时的阻力和直线导轨的损伤可想而知。所以导轨座要先进行去应力退火处理，退火前表面一定要去黑皮粗加工。焊接时采用分段焊接，不要满焊。尽量减少加工后导轨座的变形。在安装导轨时用u形夹头，将基准侧面、安装台阶的基准侧面相对设置并确保夹紧，然后固定螺栓、再按次序固定导轨。并检查螺栓、螺钉是否拧紧。这样的安装方法既简便又保证滚动直线导轨的运动更加精准。
4.HSR45LA4KK+2985L型号导轨的优点
HSR45LA4KK+2985L型号导轨具有运动精度高，爬行运动小的优点。
LM滚动导轨动摩擦与静摩擦之间的差很小，几乎不发生相对运动。球保持器型LM滚动导轨SHS型，重负荷，高刚性型：THK使用寿命长，实现长期间免维护运行。灰尘少、低噪音、音质高清。不管运用何种安装方式都能实现顺畅运动，吸收能力卓越。
另外还具有维护保养简便、机械设计高效化、节能效果大、设备的生产效率增高、机械的高精度化、总成本低等特长。容许负荷大以及高刚性、吸收安装面误差的精度平均化效果、采用DF 结构而具有出色的误差吸收能力、能长期维持高精度、容许负荷大、在所有方向上都具有高刚性、定位精度高、具有出色的高速性、可用于各种各样的环境、能无间隙轻快地运动、其结果是直线运动导向面所要求的功能。
5.保证两条直线导轨的平行度
若要使两条直线导轨保证平行度，比如两条长2985的直线导轨，就可以采取在水平方向上，同时刮研两个导轨安装基面的方法，保证导轨安装的平面度；平行方向上相对比较麻烦，一般是先将一根导轨安装的侧面做为基面，再调整另一根。或安装基准侧的导轨，最好先用激光准直仪，调整一下轨道的真直度。基准导轨调整好了，再安装从动侧的导轨，从动侧的导轨就可以直接用千分表测平行度了，最后用一块板安装在两根导轨上，测行走的真直度。
结语：滚动直线导轨定位精度高，可提高机床的运动高速度和运动高度。研究滚动直线导轨的应用技术，对其承载区的运动情况进行分析，有利于改进技术，延长滚动直线导轨的使用寿命。另外加强对滚动直线导轨承载区内运动情况的检测系统的建立和完备，也是延长滚动直线导轨副使用寿命的有效途径。探讨滚动直线导轨承载区的运动，对机床整体性能的保护和管理具有很大的意义。拥有优良性能的设备和先进的检测仪器，对新产品的设计与研发都将提供前提条件，因此，提高滚动直线导轨运动的探究技术，完善监测管理系统的建立具有重大的现实意义。
参考文献：
[1]范静锋，姜大志，滚动直线导轨承载区的运动分析[J].机械设计与制造2008，（9）
[2]成建平，杨家军，滚柱直线导轨结合面的振动分析[J].机电工程2013，（3）
[3] 郎平，周启舟.直线导轨安装底座几种尺寸标注方法的比较与分析[J].电子工业专用设备，2012，41（10）：59-63.
[4] 倪国林，孙俊兰，姜大志等.滚动直线导轨副各向载荷及刚度模型的研究[J].装备制造技术，2011，（3）：6-8，27.
[5]李春梅，冯虎田，韩军等.直线导轨摩擦力测控系统设计[J].机床与液压，2010，38（21）：76-79.
关键字：滚动直线导轨 承载区 运动
导轨中滚珠的运动情况很复杂，在滚动的过程中，还伴随这滚动体滑动现象的发生。
滚珠在直线滚动导轨中运动时，如果接触角不为是“0”，那么，滚珠就会发生的法线滑动，这种滑动绕接触面，行成为自旋滑动。
1.滚动直线导轨原理及特性
以滚珠作为导轨与滑块之间的动力传输界面，直线导轨在这个界面上可进行无限滚动循环的运动。将滑块限制在导轨上，使得负载工作台能沿导轨以高速度、高精度作直线运动。
滚珠直线导轨副组成零件包括：直线导轨、滚珠、滚珠滑座和相关循环零件等部件。它有更高的承载、负载能力。在高负载的情况下，仍可保持高精度的直线运动导向。由于其直线导向精度和机械效率高、可靠性和标准化程度好等特点，被广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械、纺织机械、制药机械、玻璃机械以及其他需要精密直线导向的领域。
它具有以下特性：由于滚动直线导轨在运动过程中产生的摩擦阻力比较小，在高速运动中就可以降低机器所需驱动力，所以所需动力源和动力机构就会小型化和简便化，这样不仅可以降低设备生产成本，还能节约电力成本；定位精度高，滚珠在滚道上滚动来完成滚动直线导轨运动，导轨的副摩擦阻力就很小，那么静摩擦阻力的差值也不明显，滚动直线导轨运动重复运动的精度就会很高，会很适合做高频次的重复运动，它达到了提高运动精度的水平要求，达到平稳运动的标准；可同时承受上下左右方向的负荷，也可以承受摇动力、振动力、摆动力等负荷。在设计和制造的过程中，可以通过增加预加载荷的方法来增加阻尼，更好地达到抗振效果；组装起来简便、容易；互换性好，可以随意更换滑块、导轨，甚至整个滚动导轨副，便于调整；流体润滑，构造比较简单；使用寿命长。
2.分析滚珠的运动情况
滚动直线导轨副滑块在运动过程中，由于两物体接触，在外力作用下会发生滑动或滑动趋势，在接触表面，会产生组织这一滑动现象发生的阻力，即为摩擦力。滚动直线导轨副产生的摩擦力会受到很多方面的影响，比如滚动直线导轨副的钢球或滑块沟槽的条件、由于不同参数，钢球或滑块在钢槽中产生的形变差值等因素。摩擦而引起的发热，会损坏导轨的润滑性能，会引起沟槽状态的变化，也就直接影响了接触状态和运动状态。
3.滚动直线导轨副的安装使用应用技术
安装滚动直线导轨副时，首先要检查装配面，导轨的基准侧面与安装台阶的基准侧面要相对一致。然后要检查螺栓和螺孔的位置是否正确。固定螺钉，使导轨基准侧面与安装台阶侧面相接，注意压紧，最后拧紧安装螺栓， 依次拧紧滑块的螺钉。
例如双工位供料胎面打卷设备上有两根SR45LA4KK+2985L型号直线导轨，安装在两根3140*130*25导轨座上。由气缸推动平台小车往复运动。导轨座焊接在3300*2000*20的整块钢板上。焊接时的应力和变形对直线导轨运行影响很大。另外平台小车上负载两个直径1200mm打好卷的胎面约700公斤重需要连续24小时工作。3米长的导轨平直度有一点点误差。运行时的阻力和直线导轨的损伤可想而知。所以导轨座要先进行去应力退火处理，退火前表面一定要去黑皮粗加工。焊接时采用分段焊接，不要满焊。尽量减少加工后导轨座的变形。在安装导轨时用u形夹头，将基准侧面、安装台阶的基准侧面相对设置并确保夹紧，然后固定螺栓、再按次序固定导轨。并检查螺栓、螺钉是否拧紧。这样的安装方法既简便又保证滚动直线导轨的运动更加精准。
4.HSR45LA4KK+2985L型号导轨的优点
HSR45LA4KK+2985L型号导轨具有运动精度高，爬行运动小的优点。
LM滚动导轨动摩擦与静摩擦之间的差很小，几乎不发生相对运动。球保持器型LM滚动导轨SHS型，重负荷，高刚性型：THK使用寿命长，实现长期间免维护运行。灰尘少、低噪音、音质高清。不管运用何种安装方式都能实现顺畅运动，吸收能力卓越。
另外还具有维护保养简便、机械设计高效化、节能效果大、设备的生产效率增高、机械的高精度化、总成本低等特长。容许负荷大以及高刚性、吸收安装面误差的精度平均化效果、采用DF 结构而具有出色的误差吸收能力、能长期维持高精度、容许负荷大、在所有方向上都具有高刚性、定位精度高、具有出色的高速性、可用于各种各样的环境、能无间隙轻快地运动、其结果是直线运动导向面所要求的功能。
5.保证两条直线导轨的平行度
若要使两条直线导轨保证平行度，比如两条长2985的直线导轨，就可以采取在水平方向上，同时刮研两个导轨安装基面的方法，保证导轨安装的平面度；平行方向上相对比较麻烦，一般是先将一根导轨安装的侧面做为基面，再调整另一根。或安装基准侧的导轨，最好先用激光准直仪，调整一下轨道的真直度。基准导轨调整好了，再安装从动侧的导轨，从动侧的导轨就可以直接用千分表测平行度了，最后用一块板安装在两根导轨上，测行走的真直度。
结语：滚动直线导轨定位精度高，可提高机床的运动高速度和运动高度。研究滚动直线导轨的应用技术，对其承载区的运动情况进行分析，有利于改进技术，延长滚动直线导轨的使用寿命。另外加强对滚动直线导轨承载区内运动情况的检测系统的建立和完备，也是延长滚动直线导轨副使用寿命的有效途径。探讨滚动直线导轨承载区的运动，对机床整体性能的保护和管理具有很大的意义。拥有优良性能的设备和先进的检测仪器，对新产品的设计与研发都将提供前提条件，因此，提高滚动直线导轨运动的探究技术，完善监测管理系统的建立具有重大的现实意义。
参考文献：
[1]范静锋，姜大志，滚动直线导轨承载区的运动分析[J].机械设计与制造2008，（9）
[2]成建平，杨家军，滚柱直线导轨结合面的振动分析[J].机电工程2013，（3）
[3] 郎平，周启舟.直线导轨安装底座几种尺寸标注方法的比较与分析[J].电子工业专用设备，2012，41（10）：59-63.
[4] 倪国林，孙俊兰，姜大志等.滚动直线导轨副各向载荷及刚度模型的研究[J].装备制造技术，2011，（3）：6-8，27.
[5]李春梅，冯虎田，韩军等.直线导轨摩擦力测控系统设计[J].机床与液压，2010，38（21）：76-79.