专利名称：一种承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚动直线导轨副，具体地说，涉及一种承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，属于机械加工技术领域。
背景技术：
滚动直线导轨副通常由导轨、滑块、滚珠、返向器、保持器、防尘盖等组成。导轨的外侧与滑块的内侧均有圆弧形状的凹槽，它们合起来组成了滚道，滚道内装满了滚珠。滑块体内还有返向通道，滑块的两端安装有返向器，返向器上有连接滚道与返向通道的返向槽。 当滑块相对导轨作直线运动时，滚珠在滚道内从滑块的前端滚动到后端，滑块后端的返向器挡住了滚珠，并迫使滚珠离开滚道，通过返向器上的返向槽及滑块体内的返向通道，到达滑块前端的返向器，再经过其上的返向槽，回到滑块前端的滚道内，实现了循环滚动，使导轨与滑块之间形成了滚动摩擦，同时加在滑块上的载荷经过滚珠传递到导轨上，因此，在滚道内的滚珠数量对滚动直线导轨副的承载能力有很大影响。不同产品的滚动直线导轨副，滚道形式可能不同，滚道形式主要有下面几种1、1/4圆周的单圆弧滚道形式参见图2，导轨(1)的外侧与滑块(2)的内侧各有四条半径相等的1/4圆周的凹槽(11、21)，它们合起来组成了四条单圆弧滚道。由于每个1/4 圆周的凹槽(11)或(21)对应的圆心角只有90度，致使标准量棒不易放稳，检验两凹槽圆弧的中心距精度难保证。图2中导轨(1) 一个外侧的上、下凹槽(11)单圆弧的圆心分别在 A及B，A与B在高度方向的距离为Zd，滑块(2)—个内侧的上、下凹槽(21)单圆弧的圆心分别在C及D，C与D在高度方向的距离为Zk，Zd不等于Zk。滚珠(3)的半径略小于凹槽 (11、21)1/4圆周的半径，因此滚珠(3)分别与导轨上述凹槽(11、21)的圆弧接触在一点，这两个接触点的连线叫载荷作用线。Zd减Zk的差值可正，也可负，但应保证载荷作用线与水平方向成45度。这种滚道形式又分(I)DF型此时Zd > Zk，两条滚道的载荷作用线的交点在导轨内，见图2，这种形式摩擦力小，吸收安装误差的自动调整能力较强，但抗扭刚性较低。(2)DB型此时Zd < Zk，两条滚道的载荷作用线的交点在导轨外，见图3，这种形式摩擦力小，抗扭刚性较高，但吸收安装误差的自动调整能力较弱。2,1/2圆周的单圆弧滚道形式参见图4，这种滚道形式除了导轨(1)的凹槽(11) 及滑块(2)的凹槽(21)均改成相同半径圆周的1/2外，其他的设计参数与1/4圆周的单圆弧形式设计参数相同。由于每个1/2圆周的凹槽(11)与凹槽(21)对应的圆心角有180度， 标准量棒容易放稳，这就克服了检验两凹槽圆弧的中心距精度难保证的缺点，但带来了精密磨削凹槽圆弧时，砂轮与工件接触面积加大的缺点。同1/4圆周的单圆弧形式一样，这种滚道形式的滚珠(3)与滚道是两点接触，载荷作用线与水平方向成45度，根据Zd减Zk的差值的正负，也有DF型与DB型之分，图4是DF型。3、双圆弧形式滚道参见图5，导轨(1)外侧与滑块(2)内侧各有四条双圆弧形状的凹槽(12、22 )，它们合起来组成了四条双圆弧滚道。上述每个双圆弧凹槽(12 )或(22 )均
3由两条等半径的1/4圆周组成，1/4圆周的半径略大于滚珠(3)的半径，上述每个双圆弧凹槽(12)或(22)的两条1/4圆周的圆心在高度方向上有一个距离，这距离保证了上述每个双圆弧凹槽(12)与(22)的两条1/4圆周在45度处与滚珠(3)各有一个接触点，即滚珠(3) 与双圆弧凹槽(12)或(22)是两点接触，与双圆弧滚道是四点接触。这使得上述每个(12) 或(22)凹槽都能夹住标准量棒，检验两凹槽中心距的精度得到保证，并且通过两接触点的载荷作用线与水平方向成45度。由于滚珠(3)与双圆弧滚道是四点接触，承载能力比前面两种单圆弧形式的承载能力大，但在施加预加载荷后，摩擦力急剧增加。滚道形式为1/4圆周DF型的单圆弧四方向等载荷滚动直线导轨副，承载情况见图 6a、图6b、图6c、图6d，图中实线的箭头表示作用在滚珠(3)上的载荷，在一个方向的载荷作用下，有两条实线箭头，这表示只有两排滚道内的滚珠(3)承受载荷。其他单圆弧滚动直线导轨副的承载情况与此类似，就不再用图表示。滚道形式为双圆弧的四方向等载荷滚动直线导轨副，承载情况见图7a、图7b、图 7c、图7d，在一个方向的载荷作用下，有四条实线箭头，这表示有四排滚道内的滚珠(3)承受载荷，与图6a、图6b、图6c、图6d相比多两条实线箭头，这说明图7a、图7b、图7c、图7d 中的双圆弧滚动直线导轨副的承载能力比图6a、图6b、图6c、图6d中单圆弧滚动直线导轨副的承载能力大。由图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图7d可见，上述每种滚动直线导
轨副的结构形式都能保证在垂直向上、垂直向下，水平向右，水平向左四个方向上，分别只有一个方向的载荷作用时，每个方向的承受载荷的滚珠数量相等，这也是上述几种滚动直线导轨副被命名为“四方向等载荷”的原因。现有的四方向等载荷滚动直线导轨副产品均是四条滚道。滚珠直径相同情况下，双圆弧四方向等载荷滚动直线导轨副与单圆弧四方向等载荷滚动直线导轨副比较，前一种承载能力大，但施加预加载荷后，前一种摩擦力急剧增加，即前、后两种各有优、缺点，都需要进一步改进。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种承载能力大、摩擦力小、滚道精度高的四方向等载荷滚动直线导轨副。本发明的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，包括导轨(1)、滑块(2)、 设在滑块体内的返向通道(23)、滚珠(3)、安装在滑块两端的返向器(4、42)、保持器(51、 52、53)、防尘端盖(61)和底密封片(62)，导轨(1)外侧与滑块(2)内侧分别设有圆弧状凹槽，两种凹槽组成滚道，返向器(4、42)上有连接返向通道(23)与滚道的返向槽，所说的导轨(1)外侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(11)和两条半径相等的双圆弧凹槽(12)，滑块 (2)内侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(21)和两条半径相等的双圆弧凹槽(22)，导轨(1) 外侧的四条单圆弧凹槽(11)和滑块(2)内侧的四条单圆弧凹槽(21)形成四条单圆弧滚道， 导轨(1)外侧的两条双圆弧凹槽(12)和滑块(2)内侧的两条双圆弧凹槽(22)形成两条双圆弧滚道。优选地，所说的导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的每个单圆弧凹槽(11、21)的半径相等，每个单圆弧凹槽(11、21)的圆弧半径略大于滚珠(3)的半径，滚珠与导轨(1)外侧的每个单圆弧凹槽(11)、滑块(2)内侧的每个单圆弧凹槽(12)分别只有一点接触，两接触点的连线与水平方向成45度。所说的导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的每个双圆弧凹槽(12、22)的半径相等，每个双圆弧凹槽(12、22)均是由两条等半径的的1/4圆周组成，每个双圆弧凹槽(12、22)的圆弧半径略大于滚珠(3)的半径，滚珠与导轨(1)外侧的每个双圆弧凹槽(12)、滑块(2)内侧的每个双圆弧凹槽(22)分别有两点接触，两接触点的连线与水平方向成45度。所说的四条单圆弧滚道与滚珠(3)之间是过盈配合；所说的两条双圆弧滚道与滚珠(3)之间是零间隙配合。本发明的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，具有下列技术效果1)具有双圆弧滚动直线导轨副的承载能力大，检验两凹槽圆弧的中心距精度易保证的优点，又克服了其在施加预加载荷后，摩擦力急剧增加的缺点；2)还具有了单圆弧滚动直线导轨副摩擦力小的优点，又克服了其承载能力较小的缺点。
图1是本发明的结构示意图；图2是1/4圆周的单圆弧滚道形式，DF型示意图；图3是1/4圆周的单圆弧滚道形式，DB型示意图；图4是1/2圆周的单圆弧滚道形式，DF型示意图；图5是双圆弧形式滚道示意图；图6a、图6b、图6c、图6d是单圆弧四方向等载荷滚动直线导轨副承载情况示意图；图7a、图7b、图7c、图7d是双圆弧四方向等载荷滚动直线导轨副承载情况示意图；图8a、图Sb、图Sc、图8d是本发明的滚动直线导轨副承载情况示意图；图9是本发明的滚动直线导轨副横截面剖视图；图10是图9的K-K旋转剖视图。
具体实施方式
如图1、图9、图10所示，本发明的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，包括导轨(1)、滑块(2)、设在滑块体内的返向通道(23)、滚珠(3)、安装在滑块两端的返向器 (4、42)、保持器(51、52、53)、防尘端盖(61)和底密封片(62)，导轨(1)外侧与滑块(2)内侧分别设有圆弧状凹槽，两种凹槽组成滚道，返向器(4、42)上有连接返向通道(23)与滚道的返向槽，所说的导轨(1)外侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(11)和两条半径相等的双圆弧凹槽(12)，滑块(2)内侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(21)和两条半径相等的双圆弧凹槽 (22)，导轨(1)外侧的四条单圆弧凹槽(11)和滑块(2)内侧的四条单圆弧凹槽(21)形成四条单圆弧滚道，导轨(1)外侧的两条双圆弧凹槽(12)和滑块(2)内侧的两条双圆弧凹槽 (22)形成两条双圆弧滚道。导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的单圆弧凹槽(11、21)的半径相等。导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的双圆弧凹槽(12、22)的半径也相等，每个双圆弧凹槽(12、22)均是由两条等半径的1/4圆周组成。导轨(1) 一端外侧的上、下单圆弧凹槽(11)的圆心分别在A及B，A与B在高度方向的距离为Zd，滑块一端内侧的上、下单圆弧凹槽(21)的圆心分别在C及D，C与D在高度方向的距离为Zk，Zd不等于Zk。每个单圆弧凹槽(11、21)的圆弧半径略大于滚珠(3)的半径，因此滚珠(3)分别与每个单圆弧凹槽(11、21)的圆弧只有一点接触，这两个接触点的连线叫载荷作用线。Zd减Zk的差值可是正(图1中Zd大于Zk)，可是负，但应保证载荷作用线与水平方向成45度。在两单圆弧凹槽(11、21)圆心的高度距离中间，是导轨(1)外侧及滑块(2)内侧的两条半径相等的双圆弧凹槽(12、22)，它们合起来组成了两条双圆弧滚道，每个双圆弧凹槽(12、22)均是由两条等半径的的1/4圆周组成，1/4圆周的半径略大于滚珠(3)的半径， 组成每个双圆弧凹槽(12、22)的两条1/4圆周的圆心在高度方向上有一个距离，以保证上述每个双圆弧凹槽(12、22)的两条1/4圆周在45度处都与滚珠(3)接触，即滚珠(3)与双圆弧凹槽(12)或(22)是两点接触，与双圆弧滚道是四点接触，上述每个双圆弧凹槽(12)或 (22)能夹住标准量棒，检验两凹槽中心距的精度得到保证，并且通过两接触点的载荷作用线与水平方向成45度。适当选择滚珠(3)的尺寸，使四条单圆弧滚道与滚珠(3)之间是过盈配合，施加预加载荷；在两条双圆弧滚道与滚珠(3)之间是零间隙配合，不施加预加载荷，这样就不会出现滚珠(3 )与滚道是四点接触，摩擦力急剧增加的情况。如图8a、图Sb、图Sc、图8d所示，当载荷加在滚动直线导轨副上时，双圆弧滚道中滚珠(3)与单圆弧滚道中滚珠(3)—样，在与水平成45度的方向上承受载荷。这种结构形式保证了在垂直向上、垂直向下，水平向右，水平向左四个方向上，分别只有一个方向的载荷作用时，均有四条实线箭头，这表示均有四排滚道内的滚珠(3)承受载荷，各方向承载能力相等，与图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图7d相比较，承受载荷的滚珠(3) 增加两排。如图10所示，当滑块(2)相对导轨(1)作直线运动时，返向器(4、42)迫使滚珠(3) 通过返向器上的返向槽(41)及滑块体内的返向通道(23)返向，实现了滚珠(3)在滚道上的循环滚动，使滑块(2)与导轨(1)之间形成滚动摩擦。同时作用在滑块(2)上的载荷经过滚珠(3)传递到导轨(1)上。滑块(2)上安装有保持架(51、52、53)，以保证滑块(2)从导轨 (1)取下时，滚珠(3)不会从滑块(2)上掉下来，滑块(2)两端还安装有防尘端盖(61)、底密封片(61)和润滑油嘴(未绘出)，它们起密封润滑作用。
权利要求1.一种承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，包括导轨(1)、滑块(2)、设在滑块体内的返向通道(23)、滚珠(3)、安装在滑块两端的返向器(4、42)、保持器(51、52、53)、 防尘端盖(61)和底密封片(62)，导轨(1)外侧与滑块(2)内侧分别设有圆弧状凹槽，两种凹槽组成滚道，返向器(4、42)上有连接返向通道(23)与滚道的返向槽，其特征在于，所说的导轨(1)外侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(11)和两条半径相等的双圆弧凹槽(12)，滑块 (2)内侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(21)和两条半径相等的双圆弧凹槽(22)，导轨(1) 外侧的四条单圆弧凹槽(11)和滑块(2)内侧的四条单圆弧凹槽(21)形成四条单圆弧滚道， 导轨(1)外侧的两条双圆弧凹槽(12)和滑块(2)内侧的两条双圆弧凹槽(22)形成两条双圆弧滚道。
2.根据权利要求1所述的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，其特征在于， 所说的导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的每个单圆弧凹槽(11、21)的半径相等，每个单圆弧凹槽(11、21)的圆弧半径略大于滚珠(3)的半径，滚珠与导轨(1)外侧的每个单圆弧凹槽 (11)、滑块(2)内侧的每个单圆弧凹槽(12)分别只有一点接触，两接触点的连线与水平方向成45度。
3.根据权利要求1所述的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，其特征在于， 所说的导轨(1)外侧和滑块(2)内侧的每个双圆弧凹槽(12、22)的半径相等，每个双圆弧凹槽(12、22)均是由两条等半径的的1/4圆周组成，每个双圆弧凹槽(12、22)的圆弧半径略大于滚珠(3)的半径，滚珠与导轨(1)外侧的每个双圆弧凹槽(12)、滑块(2)内侧的每个双圆弧凹槽(22)分别有两点接触，两接触点的连线与水平方向成45度。
4.根据权利要求1所述的承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，其特征在于， 所说的四条单圆弧滚道与滚珠(3)之间是过盈配合；所说的两条双圆弧滚道与滚珠(3)之间是零间隙配合。
专利摘要本实用新型提供了一种承载能力大的四方向等载荷滚动直线导轨副，包括导轨(1)、滑块(2)、设在滑块体内的返向通道(23)、滚珠(3)，导轨(1)外侧与滑块(2)内侧分别设有圆弧状凹槽，两种凹槽组成滚道，导轨(1)外侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(11)和两条半径相等的双圆弧凹槽(12)，滑块(2)内侧有四条半径相等的单圆弧凹槽(21)和两条半径相等的双圆弧凹槽(22)。本实用新型具有下列技术效果1)具有双圆弧滚动直线导轨副的承载能力大，检验两凹槽圆弧的中心距精度易保证的优点，又克服了其在施加预加载荷后，摩擦力急剧增加的缺点；2)还具有了单圆弧滚动直线导轨副摩擦力小的优点，又克服了其承载能力较小的缺点。
文档编号B23Q1/01GK201953814SQ201020686889
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者周建伟, 周越魁, 许东生, 赵建东 申请人:江苏瑞安特机械集团有限公司