隨著(zhù)我國改革開(kāi)放的不斷深入以及加入世貿組織，我國已經(jīng)名副其實(shí)地成為了世界制造工廠(chǎng)。制造業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)，由此中國也成為了世界上最大的機床消費國，由于汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展以及對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)的要求逐步提高，對機床的速度和效率都提出了新的更高的要求。目前機床的數控化率發(fā)展很快。提高數控機床功能零部件的性能和質(zhì)量已經(jīng)成為中國機床工業(yè)發(fā)展的當務(wù)之急。

　　為實(shí)現其高性能，中國生產(chǎn)的機床在驅動(dòng)上使用高精度滾珠絲杠的比率有了很大的提高。目前機床采用的滾珠絲杠，有價(jià)格較低的國產(chǎn)的，也有精度較高的日本和歐洲等進(jìn)口產(chǎn)品。使用進(jìn)口產(chǎn)品往往是在那些對加工速度、精度、壽命及穩定性方面有較高要求的機床。

　　隨著(zhù)機床速度的提高，導軌的使用也由滑動(dòng)向滾動(dòng)轉化。在中國，由于機床速度較低及制造成本上的原因，滑動(dòng)導軌的使用還占大多數，但使用滾珠導軌和滾柱導軌的機床數量在急速上升。由于滾動(dòng)導軌具有高速、長(cháng)壽命、可加預壓、安裝方便等方面的優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)對機床性能及數控化要求的提高，滾動(dòng)導軌使用比率的提高是必然的趨勢。

　　要提高機床的生產(chǎn)效率，就要提高機床的速度。由此，對高速滾珠絲杠和直線(xiàn)導軌的需求也會(huì )有快速的增加。為此開(kāi)發(fā)了高速靜音滾珠絲杠和高負荷滾子直線(xiàn)導軌，為發(fā)展高性能機床提供有力的支持。
　　

　　新型滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的多樣化

　　1. 高速、高加減速滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的開(kāi)發(fā)

　　近年來(lái)數控機床、機器人、電子機械裝置等各種機械的進(jìn)給速度的高速化發(fā)展很快，已經(jīng)提高了2～3倍，而這些機械中使用的滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的高速要求更高。滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副實(shí)現高速、高加減速的基本要求：①滾動(dòng)體之間不接觸；②潤滑性能提高，并有長(cháng)期維持特性；③整列滾動(dòng)體光滑運動(dòng)；④沖擊力小的循環(huán)機構。
基于以上要求，日本THK公司開(kāi)發(fā)了SSR導軌副，它采用了以下技術(shù)：
　?。?）導軌副中采用了滾動(dòng)體保持器，使滾動(dòng)體均勻地排列，平穩地進(jìn)行循環(huán)運動(dòng)。這使得SSR導軌副具有噪聲低、免維修、壽命長(cháng)等特點(diǎn)，并且可進(jìn)行300m/min的超高速直線(xiàn)運動(dòng)。該導軌副實(shí)現了100m/min運動(dòng)速度下噪聲小于50dB，摩擦波動(dòng)幅度減少到以往產(chǎn)品的1/5。另外，通過(guò)了一次加油脂2ml，運行2800km的無(wú)負載試驗。
　?。?）自潤滑免維護裝置。為了使滾動(dòng)部件能長(cháng)期穩定工作且保持其機能，潤滑和免維護要求是十分重要的，為此，日本NSK公司開(kāi)發(fā)了滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副使用的含有潤滑油的樹(shù)脂材料“固形油”的“KI系列潤滑裝置”，裝置中的密封件含有重量比為70％的潤滑油，潤滑油慢慢地溢出而維持長(cháng)期潤滑能力。
　　2. 滾柱式滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的發(fā)展動(dòng)向
滾柱式滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副有壽命長(cháng)、剛性高和噪聲小等主要特點(diǎn)。它分為O型和X型兩大類(lèi)，X型為德國INA公司開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。
　　滾柱式滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的發(fā)展動(dòng)向主要是潤滑問(wèn)題。定期注油是必要的，然而裝置復雜，成本高。為此，日本Memuson公司獨立開(kāi)發(fā)了毛細管狀的潤滑體安裝在滑塊體內，可以實(shí)現5年或2萬(wàn)km的行程而不需維護。而日本THK公司研制的QZ潤滑器包含具有纖維網(wǎng)及密封件的油池，也使導軌副的潤滑達到長(cháng)期免維護的技術(shù)要求。
　　3. 帶磁柵測量系統的滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副
　　Schneeberger公司開(kāi)發(fā)了名為“monorail”的滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副，它把直線(xiàn)運動(dòng)的導向功能與磁柵—數顯的位移檢測功能合二為一。磁化鋼帶粘貼在導軌的側面，而拾取信號的磁頭則與導軌副的滑塊固定并與之同步運動(dòng)。磁柵測量系統的最小分辨率為0.001，精度為0.005，最高移動(dòng)速度為3m/min。導軌最長(cháng)可以達3000mm，每50mm設一個(gè)參考點(diǎn)?！癕onorail”滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副具有以下特點(diǎn)：①結構緊湊，易于安裝，占用空間??；②由于測量系統裝在導軌體內，顯著(zhù)地減小了誤差，提高長(cháng)度測量的準確性；③把磁柵密封在導軌體內，從而增加了測量系統的抗干擾能力。
　　4. 微型導軌副的開(kāi)發(fā)
　　針對醫療、半導體制造及計量裝置，THK公司開(kāi)發(fā)了導軌寬度分別為1mm、2mm、4mm等3個(gè)型號（長(cháng)度100mm）標準產(chǎn)品，具有以下特點(diǎn)：
　?、俪⌒停篖M導軌副系列中斷面尺寸最小的、可靠性高的超微型產(chǎn)品。它滿(mǎn)足設備重量輕、省空間的要求；
　?、诘蜐L動(dòng)阻力；
　?、勰艹惺芩蟹较虻妮d荷；
　?、艹錾哪透g性：LM導軌及滾珠均使用馬氏體不銹鋼，耐腐蝕性出色，最適合使用于醫療器械及清潔車(chē)間中。

　　更加個(gè)性化的的研發(fā)
　　1.高精度化技術(shù)的發(fā)展
　?。?）“過(guò)渡曲線(xiàn)”的優(yōu)化設計。
　　日本學(xué)者通過(guò)試驗發(fā)現滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副鋼球循環(huán)回路的設計直接影響到進(jìn)給運動(dòng)中的高頻振動(dòng)及動(dòng)摩擦力的變動(dòng)，動(dòng)摩擦力的變動(dòng)頻率與鋼球直徑有關(guān)，表明鋼球在進(jìn)出工作滾道中產(chǎn)生了沖擊摩擦力。
筆者對滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副滑塊循環(huán)回路過(guò)渡曲線(xiàn)形式進(jìn)行了探討，以給定間隙的方法，鋼球循環(huán)回路采用圓弧形凹圓柱面溝槽，每個(gè)圓柱面的中心線(xiàn)（即砂輪中心軌跡線(xiàn)）采用多段單、雙圓弧樣條曲線(xiàn)，并對其進(jìn)行優(yōu)化。使鋼球載荷變化平穩連續無(wú)突變，減小了沖擊，從而減小了動(dòng)摩擦力高頻振動(dòng)幅值，對于提高精密直線(xiàn)進(jìn)給精度具有重要意義。
　?。?）導軌安裝螺孔的節距及螺紋孔的沉孔深度對導軌的下溝槽的精度影響。
　　為了適應各種機床對導軌的沖擊，滿(mǎn)足工作穩定的需求，提高吸震作用，合理的設計導軌副安裝聯(lián)接螺栓疲勞強度是必要的。日本NSK公司通過(guò)試驗，在不同的螺孔安裝節距及螺紋孔的沉孔深度的情況下，對導軌下溝槽變形量進(jìn)行了測量。
　　可見(jiàn)導軌安裝螺孔節距及螺紋孔的沉孔深度對導軌的下溝槽的精度影響較大，選擇合適的導軌安裝螺孔的節距及螺紋孔的沉孔深度，對提高滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的精度是非常重要的。
　?。?）超精密定位裝置的研究。二見(jiàn)茂通過(guò)實(shí)驗研究，由滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副和直線(xiàn)電機組成的進(jìn)給裝置實(shí)現了1nm級的超精密傳動(dòng)。同時(shí)從理論上分析了滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副在微小位移時(shí)的非線(xiàn)性特性為由滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副組成的精密傳動(dòng)裝置的設計提供了依據。
　　2. 直線(xiàn)運動(dòng)單元
　　直線(xiàn)運動(dòng)單元實(shí)現了將直線(xiàn)運動(dòng)平臺模塊化、標準化，而使用者可以根據作業(yè)內容的需要選擇適當的型式及行程，組成不同的結構。直線(xiàn)運動(dòng)單元多用于自動(dòng)化與精密測量中，如XYZ多軸平臺、自動(dòng)裝配與運送系統、半導體制造設備及光電產(chǎn)品等。
　　直線(xiàn)運動(dòng)單元連續使用環(huán)境溫度可達80℃，短時(shí)運行溫度可達100℃。如果所有的力和力矩均在直線(xiàn)運動(dòng)單元的最大值以?xún)?，則其原則上可安裝在任何位置。直線(xiàn)運動(dòng)單元的進(jìn)給速度最高達60~90m/min，加速度0.6~2.0g，定位精度達到20~25 。而未來(lái)取代直線(xiàn)驅動(dòng)的直線(xiàn)電機，其進(jìn)給速度可達80~200m/min，加速度1~10g以上，定位精度可達0.5~0.005 （甚至更高）。這樣，對于配套使用的滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副提出了更高的要求。
　　3. 互換性導軌系列
　　為了滿(mǎn)足客戶(hù)對交貨期要求，加速資金周轉降低成本，互換性產(chǎn)品的生產(chǎn)是最佳方式，也就是說(shuō)可將導軌和滑塊分別制造、庫存，對應定貨合同可以從庫存標準品中組織裝配做到短期交貨，另外，互換性產(chǎn)品對客戶(hù)的維護更換也十分方便。為了達到互換性要求，首先必須精確加工測量溝槽位置尺寸，提高導軌、滑塊的加工精度，另外要加強半成品庫存管理，建全電腦管理體系。
更加趨向環(huán)保的綠色化設計
　　1. 滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的噪聲問(wèn)題得到了較好解決
　　研究證明滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的噪聲產(chǎn)生的主要原因是滾動(dòng)體與端蓋、滾道之間的碰撞。對于在100～20 000HZ范圍內的聲壓級，通過(guò)裝入較輕的陶瓷球（Si5 N4）可以降低。通過(guò)實(shí)測當運動(dòng)速度在0.3~1.17m/s范圍內，鋼球滾動(dòng)體的噪聲為60.0～76.9dB，而陶瓷鋼球的噪聲為55～71dB，平均降噪為4.5 dB。
　　2. 面對綠色環(huán)境保護的要求
　　半導體、液晶制造設備對綠色環(huán)境要求極高，這樣的環(huán)境下，滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副使用真空氟素潤滑劑，因為氟素潤滑劑粉塵的發(fā)生量極少。但是氟素潤滑劑的耐久性及防銹能力不高，高速運行時(shí)阻力增大，由于以上原因低發(fā)塵的潤滑劑和KI系列組成的密封潤滑件的使用可以得到真空潤滑劑同等的特性。
　　為了實(shí)現綠色環(huán)保的要求及各種各樣的使用要求，防銹能力提高是十分重要的。比如，不銹鋼導軌副，采用馬氏體系不銹鋼材料，具有與一般標準導軌副相同的額定載荷等機能。以防銹和防止光反射作用必須對導軌副進(jìn)行表面處理。從防銹機能，耐久性，成本各方面出發(fā)，推薦采用鍍黑鉻的電解防銹黑色膜表面處理技術(shù)。還可以用氟化低溫噴鍍方法涂上一層氟素樹(shù)脂涂料，使防銹性能進(jìn)一步提高，在醫藥、食品機械中可以廣泛使用。

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