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滚动导轨详解
滚动导轨是在导轨工作面间放入滚动体，使导轨面间形成滚动摩擦，动、静摩擦因数相差很小，几乎不受运动速度变化的影响，运动轻便灵活。
滚动直线导轨副由一根长导轨（导轨条）和一个或几个滑块组成，滑块内有四组滚珠或滚柱，当滑块相对于导轨条移动时，每一组滚珠（滚柱）都在各自的圈道内循环运动，承受载荷的形式与轴承类似。
四组滚珠（滚柱）可承受轴向力以外的任何方向的力和力矩。
滑块两端装有防尘密封垫。
泊头巨人重工机械有限公司是一家专业生产立车、数控立车、龙门加工中心、数控落地镗铣床的机床生产厂家。
在对滚动轴承的选择山也分以下几种。
滚动导轨按滚动体类型可以分为三种。
(1)滚珠导轨其特点是摩擦阻力小，刚度低，承载能力差，结构紧凑，容易制造，成本较低。
一般适用于运动部件重量小于2000kg，切削力矩和颠覆力矩都较小的机床。
(2)滚针导轨其特点是结构紧凑，尺寸小，刚度高，承载能力大，制造精度要求高，摩擦力较大，适用于导轨尺寸受限制的机床。
(3)滚柱导轨线接触，其特点是承载能力比同规格滚珠导轨高，制造精度要求高，适用于载荷较大的机床。
常见的直线滚动功能部件有直线滚动导轨副和滚动导轨块。
其中，直线滚动导轨副是由长导轨和带有滚珠的滑块制成标准部件；在所有方向上都能承受载荷；通过钢球的过盈配合能实现不同的预负荷，使机床设计、制造简单方便。
滚动导轨块则采用循环式圆柱滚子，与机床床身导轨配合使用，不受行程长度的限制，刚度高。
第四章机床导轨设计第一节 概 述一、导轨的功用和分类机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副，不动的配合面为支承导轨，运动的配合面为动导轨。
导轨副的主要功用是导向和承载，为此，导轨副只许具有一个自由度。
导向原理如图4—1所示。
图4—1导向原理导轨副按下列性质分类。
1．运动轨迹(1) 直线运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一直线。
如普通车床的溜板和床身导轨。
(2) 圆周运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一圆，如立式车床的花盘和底座导轨。
2．摩擦性质(1) 滑动导轨其中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨，它们的共同特点是导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。
(2) 滚动摩擦导轨副工作面之间装有滚动体，使两导轨面之间为滚动摩擦。
3．工作性质(1) 主运动导轨动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。
(2) 进给运动导轨动导轨作进给运动，导轨副之间的相对运动速度低。
(3) 移置导轨实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对运动。
(4) 卸荷导轨采用机械、液压或气压办法减轻支承导轨的负荷，降低静、动摩擦系数，以提高导轨的耐磨性、低速平稳性和运动精度。
二、导轨应满足的基本要求1．导向精度主要是指动导轨运动轨迹的精确度。
影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承件的刚度和热变形、静（动）压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。
2．精度保持性主要由导轨的耐磨性决定。
耐磨性与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的压强及其分布规律等因素有关。
3．刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度。
导轨的刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向精度。
导轨刚度主要取决于导轨的形式、尺寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。
4．低速运动平稳性动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩擦自激振动，即爬行现象。
爬行会降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。
三、导轨的主要失效形式1．磨损①磨粒磨损。
这里的磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒，可能是落人导轨副间的切屑微粒或是润滑油带进的硬颗粒；也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。
优秀的导轨系统可以使加工机床获得更快的进给速度。
在各种不同类型的导轨中，直线导轨具有快速进给的特点。
直线导轨又称为线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，适用在直线往复运动场合，可以承担一定的扭矩，而且可以在高负载的情况下实现高精度、快进给的直线运动。
直线导轨的构成:直线导轨与平面导轨一样，具备两个基本组件：一是作为导向的固定组件，二是移动组件。
作为导向的导轨一般采用淬硬钢材料，经精磨后置于安装平面上，其基本功能类似于轴承环。
直线导轨横截面的几何形状比平面导轨要复杂得多，需要加工出沟槽以利于滑动组件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床及导轨要完成的功能。
直线导轨的移动组件和固定组件之间不是像平面导轨那样使用中间介质，而是用滚动钢球代替。
这种结构摩擦系数小、灵敏度高，更容易满足高速运动部件的工作要求。
机床的工作部件移动时，钢球就在支架沟槽中循环流动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的使用寿命。
固定组件安装有“v”字形结构的钢球支架，包裹着导轨的顶部和两个侧面。
为了支撑机床的工作部件，一套直线导轨至少有四个支架，对于支撑大型工作部件的情况，支架的数量可以多于四个。
直线导轨的设计:直线导轨系统的设计，其基本原则在于保证固定组件和移动组件之间有最大的接触面积，这样不仅可以提高系统的承载能力，而且也能够扩大系统的承受力面积，使间歇切削或重力切削产生的冲击力被扩散到尽可能大的区域。
为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种分类，最常用且最具有代表性的有两种：一种称为哥待式，又称为尖拱式，其形状是半圆形的延伸，接触点为半圆的顶点；另一种称为圆弧形。
无论采用哪一种结构，其目的只有一个，那就是力求使更多的滚动钢球半径与导轨接触，这是决定系统性能的关键。
直线导轨的加工和调试:由于直线导轨使用的都是标准部件，加工起来比较简单。
对于机床制造厂来说，唯一需要做的就是加工一个安装导轨的平面并校调导轨的平行度。
当然，为了保证机床的运行精度，对床身或立柱进行少量的刮研是有必要的。
直线导轨本文由欧贝特提供概述直线导轨是1932年法国专利局公布的一项专利。
经过几十年的发展，直线导轨已经日趋成为国际通用的一种支承及传动装置，越来越多被数控机床，数控加工中心，精密电子机械，自动化设备所采用，在工业生产中得到广泛的应用。
直线导轨副一般由导轨、滑块、反向器、滚动体和保持器等组成，它是一种新型的作相对往复直线运动的滚动支承，能以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触，并且滚动体可以借助反向器在滚道和滑块内实现无限循环，具有结构简单、动静摩擦系数小、定位精度高、精度保持性好等优点。
直线导轨又称精密滚动直线导轨副、滑轨、线性导轨、线性滑轨、滚动导轨，用于需要精确控制工作台行走平行度的直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。
依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种。
特点1、所有方向皆具有高刚性：运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右方向的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。
2、具有互换性：由于对生产制造精度严格管控，直线导轨尺寸能维持在一定的水准内，且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此部份系列精度具可互换性，客户可依需要订购导轨或滑块，亦可分开储存导轨及滑块，以减少储存空间。
3、自动调心能力：来自圆弧沟槽的DF(45-°45)°组合，在安装的时候，藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有些偏差，也能被线轨滑块内部吸收，产生自动调心能力之效果而而得到高精度稳定的平滑运动。
4、直线导轨是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。
摩擦方式1、定位精度高使用直线导轨作为线性导引时，由于直线导轨的摩擦方式为滚动摩擦，不仅摩擦系数降低至滑动导引的1/50,投影机出租，动摩擦力与静摩擦力的差距亦变得很小。
直线导轨的结构设计（含滚动导轨）来源：作者: 江苏泰州市德基数控机床技术部发表于:2007-5-18 已阅读1121次1 导轨的作用和设计要求当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。
对导轨的要求如下：1.一定的导向精度。
导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。
2.运动轻便平稳。
工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。
导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。
导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。
运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。
为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。
应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。
在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。
必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容设计导轨应包括下列几方面内容：1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。
3 导轨的结构设计1. 滑动导轨(1) 基本形式（见图21-10）图21-10三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。
它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。
为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角（110°～120°）；为提高导向性，采用较小的顶角（60°）。
如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。
矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。
但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。
燕尾形导轨：燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。
用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。
圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。
为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。
宜用于承受轴向载荷的场合。
(2)常用导轨组合形式三角形和矩形组合：这种组合形式以三角导轨为导向面，导向精度较高，而平导轨的工艺性好，因此应用最广。
这种组合有V-平组合、棱-平组合两种形式。
V-平组合导轨易储存润滑油，低、高速都能采用；棱-平组合导轨不能储存润滑油，只用于低速移动。
见图21-11。
图21-11为使导轨移动轻便省力和两导轨磨损均匀，驱动元件应设在三角形导轨之下，或偏向三角形导轨。
矩形和矩形组合：承载面和导向面分开，因而制造和调整简单。
导向面的间隙用镶条调整，接触刚度低。
见图21-12。
图21-12双三角形导轨：由于采用对称结构，两条导轨磨损均匀，磨损后对称位置位置不变，故加工精度影响小。
接触刚度好，导向精度高，但工艺性差，四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如果运动部件热变形不同，也不能保证四个面同时接触，故不宜用在温度变化大的场合。
(3）间隙调整为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。
间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。
导轨的间隙如依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。
矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。
在垂直方向上，一般采用下压板调整它的低面间隙，其方法有：a）刮研或配磨下压板的结合面；b）用螺钉调整镶条位置；c）改变垫片的片数或厚度；见图21-13。
在水平方向上，常用平镶条或斜镶条调整它的侧面间隙。
见图21-14。
圆形导轨的间隙不能调整。
图21-13图21-14(4）夹紧装置有些导轨（如非水平放置的导轨）在移动之后要求将它的位置固定，因而要用专用的锁（夹）紧装置。
常用的锁紧方式有机械锁紧和液压锁紧。
见图21-15。
(5）提高耐磨性措施导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法，以及使用与维护。
提高导轨的耐磨性，使其在较长的时间内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。
提高导轨耐磨性的措施有：1)选择合理的比压单位面积上的压力成为比压，即p=P/S（公斤/厘米2）式中P-作用在导轨上的力（公斤）S-导轨的支承面积（厘米2）由上式可知，要减小导轨的比压，应减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。
减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。
但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时中心距太小，将导致运动不稳定。
降低导轨比压的另一办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力，以抵消导轨所承受的部分载荷。
2)选择合适材料目前常采用的导轨材料有以下几种：铸铁- 导轨与承导件或运动件铸成一体，其材料常用灰口铸铁。
它具有成本低，工艺性好，热稳定性高等优点。
在润滑和防护良好的情况下，具有一定的耐磨性。
常用的是HT200～HT400，硬度以HB=180～200较为合适。
适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可提高导轨的耐磨性。
若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁，如高磷铸铁，硬度为HB=180～220，耐磨性能比灰口铸铁高一倍左右。
若加入一定量的铜和钛，成为磷铜钛铸铁，其耐磨性比灰口铸铁高两倍左右。
但高磷系铸铁的脆性和铸造应力较大，易产生裂纹，应采用适当的铸造工艺。
此外，还可使用低合金铸铁及稀土铸铁。
钢-要求较高的或焊接机架上的导轨，常用淬火的合金钢制造。
淬硬的钢导轨的耐磨性比普通灰铸铁高5～10倍。
常用的有20Cr 钢渗碳淬火和40Cr高频淬火。
钢导轨镶接的方法有：螺钉连接，应使螺钉不受剪切；为避免导轨上有孔（孔内积存赃物而加速磨损），一般采用倒装螺钉。
结构上不便于从下面伸入螺钉固定时，可采用如图21-16所示的方法。
螺钉固紧后，将六角头磨平，使导轨上的螺钉孔和螺钉头之间没有间隙。
图21-16用环氧树脂胶接，胶接面之间的间隙不超过0.25毫米。
胶粘导轨具有一定的胶接刚度和强度，尚有一定的抗冲击性能，工艺简单，成本较低。
塑料-用聚四氟乙烯为基材，添加不同的填充剂作为导轨材料。
它具有耐磨、抗振以及动、静摩擦系数低（0.04），可消除低速爬行现象，在实际应用中取得良好的效果。
3)热处理为提高铸铁导轨的耐磨性，常对导轨表面进行淬火处理。
表面淬火方法有：火焰淬火、高频淬火和电接触淬火。
4)润滑和防护润滑油能使导轨间形成一层极薄的油膜，阻止或减少导轨面直接接触，减小摩擦和磨损，以延长导轨的使用寿命。
同时，对低速运动，润滑可以防止"爬行"；对高速运动，可减少摩擦热，减少热变形。
导轨润滑的方式有浇杯、油杯、手动油泵和自动润滑等。
导轨的防护装置用来防止切削、灰尘等赃物落到导轨表面，以免使导轨擦伤、生锈和过早的磨损。
为此，在运动导轨端部安装刮板；采用各种式样的防护罩，使导轨不外露等办法。
(6) 结构尺寸的验算1)校核温度变化对导轨间隙的影响导轨在温度变化较大的环境中工作，应在选定精度和配合后，作导轨间隙验算。
为了保证工作时不致卡住，导轨的最小间隙应大于或等于零，即Δmin≥0导轨的最小间隙用下式计算：Δmin=Dmin[1+αk(t-t0)]-dmax[1+αz(t-t0)] (mm)式中t-工作温度（°C）t0-制造时温度（°C）Dmin-包容件在t0时的最小尺寸（mm）dmax-被包容件在t0时的最大尺寸（mm）αk-包容件材料的线膨胀系数（1/°C）αz-被包容件材料的线膨胀系数（1/°C）为保证导向精度，导轨的最大间隙Δmax应小于或等于允许值，即Δmax≤[Δmax]导轨的最大间隙用下式计算：Δmax=Dmax[1+αk(t-t0)]-dmin[1+αz(t-t0)] (mm)式中Dmax-包容件在t0时的最大尺寸（mm）dmin-被包容件在t0时的最小尺寸（mm）2)不自锁条件和导轨间隙计算当初定导轨的结构形式和尺寸后，应注意作用力的方向和作用点的位置，力求使导轨的倾斜力矩小，否则使导轨的摩擦力增大，磨损加快，从而降低导轨的灵活性和导向精度，甚至回使导轨卡住。
其验算公式见表21-6。
表21-62.滚动导轨在承导件和运动件之间放入一些滚动体（滚珠、滚柱或滚针），使相配的两个导轨面不直接接触的导轨，称为滚动导轨。
滚动导轨的特点是摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现"爬行"现象，故运动均匀平稳。
因此，滚动导轨在要求微量移动和精确定位的设备上，获得日益广泛的运用。
滚动导轨的缺点是：导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求高；对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。
(1)结构形式滚珠导轨-图示21-17为V-平截面的滚珠导轨、双V形截面的滚珠导轨和圆形截面滚珠导轨。
由于滚珠和导轨面是点接触，故运动轻便，但刚度低，承载能力小。
常用于运动件重量、载荷不大的场合。
图21-17滚柱（滚针）导轨-滚柱导轨中的滚柱与导轨面是线接触，故它的承载能力和刚度比滚珠导轨大，耐磨性较好，灵活性稍差。
如图21-18，滚柱对导轨的不平度较敏感，容易产生侧向偏移和滑动，而使导轨的阻力增加，磨损加快，精度降低。
滚柱的直径越大，对导轨的不平度越为敏感。
图21-18当结构尺寸受限制时，可采用直径较小的滚柱，这种导轨称为滚针导轨。
滚柱导轨支承为标准部件，具有安装、润滑简单，调整防护容易等优点。
其结构如图21-19所示。
由于滚柱在封闭的滚道内滚动，故可用于行程很大的导轨上。
滚动导轨支撑1-本体2-滚柱3-导向片4-反射器滚柱导轨可采用标准的滚动轴承，装在偏心轴上，如图21-20所示，以便于调整。
其偏心量一般取0.2-0.5毫米。
图21-20(2)滚动导轨设计的一般问题1)结构形式的选择：滚动导轨按其结构特点，分为开式和闭式两种。
