V ol l 8 N o 5 2oo5 10 机械研究与应用 ME C H A N IC A L R E S E A R C H & AP P U C AT ION 第 l 8 卷第 5 期 2005 年 l0 月 滚 动 导 轨 及 其 设 计 伍 利 群 ( 中南大学 ， 湖南 长沙410083) 摘关键词 ： 滚动导轨 ； 特点 ； 材料 ； 工作原 理 ； 滚 动体 的尺寸与数 目； 长度 中 图分类号 ： THI22 文献标识码 ： B 要 ： 概述 了滚动导轨的特点 、 应用和常用的材料 ， 并介绍了其结构 和工作原理及其设计的有 关参数 的确定 。 文章编号 ： 1007 44l4 (2005 )O5 0108 一 O3 1 1． 1特点 、 应用、 材料和技术要求 特点及应用 滚动导轨是在静、 动导轨面之 间放置滚动体如滚珠、 滚 柱、 滚针或滚动导轨块而构成的。滚动导轨与滑动导轨相比 具 有 ： 摩擦 因数小 (0． 003 0． 005) ， 运 动灵 活 、 低 速运 动平稳 性好， 且不易发生爬行 ， 可以预紧， 刚度高、 寿命长、 精度高， 定 位精度可达0． 1 ～ 0． 2la,m， 润滑方便等特点。 滚动导轨大范围的应用于精密机床 、 数字控制机床 、 测量机和测量 仪器等。由于数字控制机床要求移动部件对指令信号作出快速响 应的同时， 还要求有恒定的摩擦阻力和无爬行现象， 所以数控 机床大多数采用滚动导轨。每一种机床都利用了它的某些特 点。例如 ： 坐标 镗床 、 仿 形机 床 、 数控 机床 和外圆磨 床砂轮 架 导轨， 利用滚动导轨主要是为实现低速或精密位移； 工具磨 床的工作台纵向移动采用滚动导轨是为了手摇轻便； 平面磨 床工作台采用滚动导轨， 是为避免高速移动时因动压效应 使工作台浮起 ， 以便于提高加工精度； 立式车床工作台采用滚动 导轨是 为了更好的提高速度 ； 大型外 圆磨 床工作 台采用 滚动 导轨是 为 了减轻 阻力和减少 发热。 1． 2材料 滚动导 轨最常用的材料是淬硬 至 60 ～ 62 HRC 的钢 ， 以及 硬度 为 200 ～ 220 HB 的铸 铁。 淬 硬钢导轨具有承 载能力 高和 耐磨性 好等 优点 ， 但制 造 困难 、 成本比较高 。淬 硬钢 导轨适用于静载荷高 、 动载和 冲击 载 荷 大 、 需要预 紧和防护 很难的场合 。淬硬钢导 轨的硬度 ， 对承载能力 的影 响很 大。例如硬度 为 60HRC 的导轨 面 ， 承载 能力相当于硬度为 55 HRC 的 Z． 5 倍 ， 相 当于 50 HRC 的 2 倍 。 当表面硬度相同时 ， 承载能力又决定于硬化层的深度， 硬化层 越深承载能力越大。因此滚动导轨采用轴承钢整体淬火为 好。其次是渗碳淬火和高频淬火。氮化处理的承载能力较 差 。用于滚 动导轨 与镶钢 滑动导轨的材料相同。 铸铁导轨运用于中、 小载荷又无动载， 不需预紧， 及采用 键装结构困难的场合。例如， 坐标镗床的工作台导轨， 螺纹磨 床和外 圆磨 床磨 头导轨等。铸 铁导轨要求具有 良好的防护装 置 。 1． 3技术方面的要求 对滚动导轨的基础要求是： ①导向精度空 载或负载情况下 ， 都 应保 证移动轨 迹 的直线性 及位 置的精 导向精度是指移动部件沿导轨运动时 ， 在 确性。各种机床对导轨副本身的平面度、 垂直度及等高、 等距 要求都有标准规定。 ②耐磨性导轨副应在预定有效期 内保持其导 向精 度 ， 因此导轨副应有充足 的耐磨性 。 ③刚度导轨副应有较高的刚度。因此应选用合适的导 轨类型、 尺寸及组合。选用可调整间隙和预紧的导轨副可以 提高刚度 。 ④工艺性维修保养。 导轨面和滚动体的制造误差， 直接影响机床的JJn q- 精度 和各滚动体上载荷的分布。有预紧的滚动导轨 ， 制造误差会 在导轨移动时使预紧力发生明显的变化， 影响导轨移动的均匀性。 因此， 滚动导轨的制造精度要求是很高的。滚动导轨的精度 根据机床的精度等级而定。除导轨的直线度和平行度要求与 滑动导轨相同外， 还有对滚动体的精度要求。 2结构及其设计 2 ． 1工作原理 图 1 所示为数 控机床 中常采 用 的直线 滚动导 轨副 ， 它 由 导轨条 1 和滑块4 组成。导轨条支承导轨， 一般有 2 根， 安装 在支承件( 如床身) 上， 滑块安装在运动部件上， 它可以沿导 轨条作直线运动。每根导轨条上至少有 2 个滑块。 、 若运动件 较 ， 可在 1根导轨条上装 3 个或更多的滑块。如果运动件 较宽， 也可用 3 根导轨条。滑块 4 中装有 2 组滚珠 5， 2 组滚 珠各有 自己的工作轨道和返回轨道 ， 当滚珠从工作轨道滚到 滑块 的端部时 ． 经 端 面挡板 2 和 滑块 中 的返 回轨 道孔 返 回。 在导轨条 和滑块 的滚 道 内连续 地 循环 滚 动。为 防 止灰尘 进 入 ， 采用 了密封垫 3 密封。 导轨副要便于装配、 调整、 测量、 防尘、 润滑和 图 1直线． 密封 垫I． 导轨条2． 端面挡板4． 滑块5． 滚珠 2． 2类型 ( 1) 按滚动体类型分类滚动导轨可分为滚珠、 滚柱、 滚 收稿 日期 ： 2005 06 28 作者简介 ： 伍利群( 1966 一) ， 女 ， 湖南未 阳人 ， 在 汝硕士 ， 剐教授 ， 从事专业教学 ， 已发表论文 lO篇 。 l 0 S 维普资讯
