將鋼珠的循環(huán)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于直線導(dǎo)軌的“線性導(dǎo)軌”上，從開發(fā)至今約有35年了。國(guó)內(nèi)外的制造廠商銷售著各種工產(chǎn)品，雖然外觀相似，但在不同的業(yè)界，有不同的用法。不使用Z合適的產(chǎn)品就不能100%發(fā)揮線性導(dǎo)軌的卓越性能。 本文討論設(shè)計(jì)范例大多取向一般工業(yè)機(jī)械。這個(gè)領(lǐng)域大多使用重視垂直荷重的“徑向型”與均等承受上下左右四個(gè)方向的荷重的“四方向等負(fù)荷型”。 問(wèn)題之一 安裝面精度越高，價(jià)格越高　　一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械零件一經(jīng)組裝，各部件的誤差會(huì)累計(jì)起來(lái)，大多數(shù)范例都是導(dǎo)致組裝完畢后的精度下降。但是，在采用鋼珠的線性導(dǎo)軌中，有因鋼珠產(chǎn)生彈性變形而吸收安裝面誤差，或依鋼珠與鋼珠滾動(dòng)槽之間的接觸結(jié)構(gòu)，誤差不但不會(huì)積累，反而較原誤差小的產(chǎn)品類型。　　不了解這種情況而將安裝面精度過(guò)分提高則會(huì)增加整體制造成本。 吸收安裝面誤差 按標(biāo)準(zhǔn)形導(dǎo)軌寬度25mm與無(wú)預(yù)壓的普通間隙產(chǎn)品的2軸平行的允許誤差進(jìn)行比較時(shí)，徑向形“SR25”為50μm，四方向等負(fù)荷形“HSR25”為30μm，軌道上下的允許誤差按標(biāo)準(zhǔn)型導(dǎo)軌寬度25mm進(jìn)行比較時(shí)，“SR25”為200μm，“HSR25”為130μm，允許值極大。允許值大的線性導(dǎo)軌不必將安裝面精度提得太高就可以符合要求。因此，機(jī)械加工費(fèi)用降低，而且組裝、校直作業(yè)簡(jiǎn)單，從而減少加工、組裝工時(shí)，其結(jié)果就可以制造出整體價(jià)格較有競(jìng)爭(zhēng)力的裝置。 　　型號(hào)越大，允許誤差就越大。不論從荷重、壽命的選定觀點(diǎn)還是從安裝面吸收誤差量的觀點(diǎn)出發(fā)，重要的是選擇型號(hào)稍大些的導(dǎo)軌?！　〉?，在選擇時(shí)要注意到這個(gè)允許值會(huì)隨著線性導(dǎo)軌的制造廠家而異。超出允許值則會(huì)很快結(jié)束使用壽命。 有使精度平均化的效果 組裝好工作臺(tái)后，線性導(dǎo)軌吸收誤差，提高工作臺(tái)上的移動(dòng)精度的效果稱為精度平均化效果。這個(gè)效果依工作臺(tái)或機(jī)床的剛性而改變，有報(bào)告顯示精度可提高安裝面誤差值的1/4-1/7?！　』阡撝榈暮掌澙碚摰姆治鼋Y(jié)果為1/4.4，這是理論上將導(dǎo)軌、滑塊、安裝螺母等作為剛體看待得出的近似結(jié)果?？紤]到這一點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)當(dāng)比1/4.4小。將給定的校直誤差量與工作臺(tái)的實(shí)際變位置量的比稱為精度平均化系數(shù)，而經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該系數(shù)為1/7.1。我們認(rèn)為1/7.1的試驗(yàn)結(jié)果有相當(dāng)?shù)目煽啃浴！　∫虼?，線性導(dǎo)軌具有將安裝導(dǎo)軌的基礎(chǔ)加工及組裝時(shí)產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進(jìn)行吸收的特點(diǎn)。　　巧妙地利用這一功能特性可以制造高精度的工作臺(tái)，使用一般工業(yè)用的線性導(dǎo)軌也能獲得0.6μm/110mm的上下精度（垂直度），可以應(yīng)用于精度要求嚴(yán)格的半導(dǎo)體制造裝置?！　∫?yàn)檫@個(gè)平均化效果之值隨線性導(dǎo)軌的制造廠家而異，所以需要根據(jù)所選定的線性導(dǎo)軌進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 線性導(dǎo)軌的誤差吸收方法 有的線性導(dǎo)軌是考慮誤差吸收方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的。要安裝在難以加工和獲得精度的平面部位時(shí)，可以選擇鋼珠的接觸構(gòu)造為DF（正面組合）構(gòu)造的產(chǎn)品構(gòu)成容易吸收誤差的結(jié)構(gòu)。 因?yàn)?ldquo;自動(dòng)調(diào)整”好的DF構(gòu)造的線性導(dǎo)軌將安裝面的傾斜經(jīng)由導(dǎo)軌本身進(jìn)行吸收，所以組裝在滑塊上的工作臺(tái)不易變形。 要進(jìn)一步提高線性導(dǎo)軌的“自動(dòng)調(diào)整功能”，需要提高工作臺(tái)的剛性。工作臺(tái)的剛性是提高使用線性導(dǎo)軌的裝置的精度的重要因素。 問(wèn)題之二 動(dòng)態(tài)剛性不足 如果動(dòng)態(tài)剛性不足，加工機(jī)械會(huì)因振動(dòng)而造成加工面報(bào)廢，測(cè)定檢查裝置因衰減性不佳而造成測(cè)定值不穩(wěn)定。 工作臺(tái)的剛性出乎意料的小 負(fù)擔(dān)荷重的剛珠數(shù)依型式而異。“HSR35R”為24個(gè)，一個(gè)滑塊的允許荷重大至61.1KN。如果組裝的工作臺(tái)的剛性小的話，組成裝置時(shí)，可能因工作臺(tái)剛性不足而得不到設(shè)計(jì)的預(yù)想性能?！　?個(gè)“HSR35R”支撐壁厚為30mm的加強(qiáng)肋構(gòu)造鑄件工作臺(tái)看成支撐間距為1000mm、寬度為500mm、高度為變量hmm的兩端單純支撐梁?！　〖俣ㄔ谥行牟坑屑泻芍豔=10KN作用，使梁的Z大變位（施加預(yù)壓）為15μm，滑塊部分的變位為2.0μm時(shí)，工作臺(tái)的高度需要370mm，工作臺(tái)的重量為9.1KN?！　∫?yàn)閷?dǎo)軌的剛性需要大到使用370mm厚度的工作臺(tái)，所以設(shè)計(jì)上必須采用不易產(chǎn)生局部變形的輕量、高剛性的構(gòu)造。 提高工作臺(tái)剛性的方法 無(wú)法充分獲得上述的工作臺(tái)剛性時(shí)，給線性導(dǎo)軌加預(yù)壓或增加線性導(dǎo)軌的滑塊數(shù)量可以提高剛性。在以上例子中增加滑塊為4個(gè)和6個(gè)后的工作臺(tái)動(dòng)態(tài)剛性分別得到2倍和1.5倍的改善。但對(duì)于同樣的工作臺(tái)，4個(gè)和6個(gè)的滑塊各經(jīng)預(yù)壓后，6塊的動(dòng)態(tài)剛性改善11-13倍?！　∪绻褂镁€性導(dǎo)軌的工作臺(tái)的滑塊間的距離過(guò)寬，工作臺(tái)中心部位的剛性有不足的傾向。如果只使用4個(gè)滑塊，即使在荷重與壽命方面沒(méi)有問(wèn)題，也有可能不滿足剛性方面的規(guī)格要求。在這種情況下，可改用小型號(hào)的導(dǎo)軌，承受荷重的滑塊越多，性能改善效果越大。 問(wèn)題之三 壽命短　　壽命短的原因多在與潤(rùn)滑或防塵有問(wèn)題 專用潤(rùn)滑很有效 要充分發(fā)揮線性導(dǎo)軌的功能，必須根據(jù)各種使用條件選擇潤(rùn)滑劑，在不加油的狀態(tài)下使用有可能會(huì)增加滾動(dòng)部位的摩擦或成為壽命縮短的原因?！　?rùn)滑劑具有以下的作用：　　 1、 減少各活動(dòng)部位的摩擦，防止燒焦，減少摩耗。　　 2、 在鋼珠面上形成油膜，緩和作用于表面應(yīng)力，增長(zhǎng)鋼珠的壽命?！　?3、 在金屬表面覆蓋油膜，防止生銹。 　　表1列舉一般使用的潤(rùn)滑劑。近年來(lái)各廠家都開發(fā)了生產(chǎn)線性導(dǎo)軌的專用潤(rùn)滑劑。 在類似進(jìn)行微動(dòng)行程的使用條件下，由于線性導(dǎo)軌的鋼珠不能充分轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生潤(rùn)滑不到或因局部做動(dòng)而造成的油膜消失，導(dǎo)致一部分之早期摩耗之發(fā)生。這對(duì)線性導(dǎo)軌來(lái)說(shuō)是一種苛刻的使用條件?！　〉玓近開發(fā)的油膜強(qiáng)度很強(qiáng)的專用潤(rùn)滑脂（品名：AFC潤(rùn)滑脂）使線性導(dǎo)軌能夠充分發(fā)揮其卓越的性能了。一般軸承用潤(rùn)滑脂會(huì)發(fā)生微動(dòng)腐蝕（因振動(dòng)造成的局部磨損）使轉(zhuǎn)動(dòng)部位凹下，但AFC潤(rùn)滑脂不會(huì)發(fā)生這種情況?！　〈送?，半導(dǎo)體制造裝置要求在從低溫到高溫的大范圍溫度下保持低發(fā)塵性。以往是用真空潤(rùn)滑脂代替低發(fā)塵用潤(rùn)滑脂。其后開發(fā)了性能更高的清潔環(huán)境用低發(fā)塵潤(rùn)滑脂（品名：AFE潤(rùn)滑脂）。 除線性導(dǎo)軌外，它們還可以當(dāng)作滾珠絲杠及各種單元制品的潤(rùn)滑脂。　　在工作母機(jī)等切削液飛濺的環(huán)境下可以采用油不容易流失、防銹性能好的潤(rùn)滑油（品名：LM油），在混入切削液的LM油試驗(yàn)中，它具有以往產(chǎn)品的約2倍的潤(rùn)滑性?！　∵@些根據(jù)不同用途開發(fā)的線性導(dǎo)軌專用潤(rùn)滑劑使線性導(dǎo)軌能發(fā)揮其卓越的性能。 防塵用各種密封墊 選定線性導(dǎo)軌時(shí)，和左右壽命的潤(rùn)滑劑一樣，防塵對(duì)策也是Z為重要的。如果導(dǎo)軌中混入灰塵或異物，就會(huì)成為異常磨損及壽命縮短的原因?！　≡诃h(huán)境惡劣的使用條件下，多采用組合安裝防塵密封墊的方法。Z近根據(jù)新的想法開發(fā)出內(nèi)部密封墊。裝在線性導(dǎo)軌的滑塊內(nèi)部的內(nèi)部密封墊具有防止線性導(dǎo)軌的鋼珠滾動(dòng)溝槽內(nèi)混入異物的卓越功能。 各種密封墊的作用不同，在線性導(dǎo)軌的行進(jìn)方向的正面使用端部密封墊；在側(cè)面的下側(cè)使用側(cè)面密封墊；對(duì)于易于混入滑塊內(nèi)部的細(xì)微異物，內(nèi)側(cè)的內(nèi)部密封墊發(fā)揮其防塵機(jī)能?！　?shí)驗(yàn)表明，內(nèi)部防塵墊的使用，比僅使用端部、側(cè)部防塵墊要減少20%以上的灰塵量。 問(wèn)題之四 噪音大 以往的線性導(dǎo)軌會(huì)因滑塊中的鋼珠相互撞擊而發(fā)出聲音。該接觸部位因油膜破裂而發(fā)生鋼珠接觸部位與金屬直接接觸、摩擦發(fā)熱、壽命縮短的情況?！　∷詫⒈娝苤幕剞D(zhuǎn)軸承之鋼珠保持器應(yīng)用于線性導(dǎo)軌之上。 附鋼珠保持器之線性導(dǎo)軌在鋼珠之間夾入保持器，左右兩邊用帶子固定該保持器形成一條無(wú)限循環(huán)的圓圈，并將之置入線性導(dǎo)軌的鋼珠循環(huán)部位?！　′撝楸３制魇逛撝橹g不會(huì)產(chǎn)生撞擊，因而完全不會(huì)發(fā)出撞擊聲?！　′撝檠h(huán)部位與鋼珠保持器形成的空間內(nèi)填充的潤(rùn)滑脂在鋼珠轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)被帶入鋼珠和鋼珠保持器的接觸面上?！　∫?yàn)殇撝楸砻娌粩嘈纬杀∮湍ぃ杂湍げ粫?huì)消失。由此，鋼珠接觸部位不會(huì)與金屬直接接觸，可抑制發(fā)熱，增長(zhǎng)壽命?！　”３制鞯牧硪粋€(gè)效果是鋼珠循環(huán)的連貫性。它以在滑塊移動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力變動(dòng)的形式顯著地表現(xiàn)出來(lái)?！　L動(dòng)阻力的變動(dòng)隨各鋼珠的規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)（移動(dòng)）而變小，隨其規(guī)則性的喪失而增大。附鋼珠保持器線性導(dǎo)軌的鋼珠因有著保持器而呈直線運(yùn)動(dòng)，鋼珠的轉(zhuǎn)動(dòng)（移動(dòng)）的一連串動(dòng)作都顯示出極端的規(guī)則性。