专利名称：一种直线滚动导轨的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直线导向机构，尤其是一种借助滚动体，使滑块在直线导轨上低摩擦地作精密直线移动的直线滚动导轨付。
已有直线滚动导轨付的导轨和滑块用合金钢制成，由于导轨及滑块上的凹弧形滚道的精度和硬度将决定直线导轨付的运动精度及承载能力，所以必须经过淬硬处理，并须经过精密磨削加工以保证精度。为保证质量及稳定性，导轨及滑块在最终精磨以前还需经多次预加工和预处理，所以加工过程比较复杂。制造成本较高。
已有采用圆柱形导轨的滚动导轨付(一般称直线滚动轴承)，导轨加工被简化为圆柱面的加工，其制造难度比带有凹弧形滚道的直线导轨容易。但这种导轨付中，滚动体直径小，滚动体与导轨及滑块之间呈点接触，所以承载能力甚小。
本发明的目的在于提出一种制造工艺比上述两种导轨付都容易，因而制造成本甚低，而承载能力，刚性及精度均好于第二种导轨付，接近第一种导轨付的新型滚动导轨付。
本发明的目的通过以下手段实现1，导轨和滑块是以挤压成型工艺制成的，横截面形状不沿长度方向变化的型材，其上包含有安装面、定位面及用于镶嵌滚道的弧形凹槽。
2，导轨和滑块上的每个滚道均用一对经淬硬的圆柱形钢棒镶嵌在导轨和滑块上的一对圆弧形凹槽内构成。
3，镶嵌有一对硬质圆钢棒的一个滑块基体，及一个回珠通道，一对回珠器等构成一个滑块单元。
4，最少一个滑块单元与制有单滚道的导轨可构成一个开式直线滚动导轨付。
5，两个滑块单元面对面地安装在一个滑块基板上，并把一根两外侧制有滚道的导轨夹在中间，可构成一个闭式直线滚动导轨付。
6，两个滑块单元背对背地安装在一个滑块基板上，并把一根两内侧制有滚道的导轨支撑在外面，可构成另一种闭式直线滚动导轨付。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种闭式直线滚动导轨付的纵向剖视图；图2是该直线滚动导轨付的横向剖视图；图2b是可用于该直线滚动导轨付的凹鼓状滚动体；图3是一个滚动滑块单元的横截面放大图；图4a是一种能承受较大横向倾覆力矩的闭式滚动导轨付的横向剖视图；图4b是图4a导轨付的一种变形的横向剖视图；图5是一种只承受向下负载的开式滚动导轨付的横向剖视图；图6是一种能承受较大向下负载的闭式滚动导轨付的横向剖视图；图1和图2中，1是导轨基体，2是作为导轨滚道的硬质圆钢棒。3是作为滑块滚道的硬质圆钢棒。4是滑块基体。5是定位键。6是滑块安装基板。8是滚动体。10是塑料反珠器。11是刮屑板压板。12是橡胶刮屑板。13是防污毛毡。14是导轨止动扳。20是导轨安装面。21是导轨定位侧面。22是滑块安装面。23是滑块定位键槽。
上下滑块单元通过滚动体8与导轨的滚道2接触，滑块单元在导轨上滑动时，滚动体8在滑块滚道3和导轨的滚道2之间滚动，通过调整上下滑块单元之间的相对距离，可保证滑块与导轨之间无横向间隙，或保证合理的予紧压力。
上滑块单元通过定位键5和固定螺钉(图中未示出)直接固定在滑块安装基板6上，下滑块单元15通过楔形键(图中未示出)和螺钉7安装在基板6上。基板上的下键槽制有与楔形键吻合的斜面。拧松螺钉7，调节楔形键的位置，可以使下滑块15上下移动，再拧紧螺钉7，可达到消除滑块与导轨间的间隙，或实现一定预紧量的目的。图1和2所示滚动导轨付，其外部及安装尺寸与导轨宽20mm的已有标准直线滚动导轨付相同，以便互换使用。
滚动体可采用廉价的钢球，但如要求有较高的承载能力，滚动体可采用圆柱形或凹鼓形滚子。图2b中，25是凹鼓状滚动体，其凹环面圆弧半径R应略大于硬质圆钢棒2的半径，其长度应略小于凹圆环面最细处直径D。
图3中，滑块基体4，滚动体8，装在每个滑块基体两端的反珠器10，橡胶刮屑板12，防污毛毡13，以及返珠通道盖板19构成一个完整的滚动滑块单元。两个反珠器10用于把从滚道挤出的滚动体改变方向输送到回珠通道，或把从返珠通道输出的滚动体再次改变方向送入滚道另一端而实现滚动体的循环。
返珠通道利用滑块基体上的一个开口凹槽18和一个盖板19构成。盖板19插入在凹槽18两侧壁的小沟内，从而形成一个可容纳一排滚动体的回珠通道。盖板19可由多孔材料制成，或由金属板内贴多孔或纤维状材料复合而成，以便保存润滑油。
为了在滑块单元拆卸维护时，滚动体不会散落，滑块基体上制出两个护珠板16、17，16、17之间的距离应小于滚动体的直径(如滚动体是球形)或滚动体对角线长度(如滚动体是柱形或凹鼓形)。护珠板16、17的高度应高于滚动体的中心，这样在使滑块倒置时，滚动体将被护珠板挡住而不会掉出。
图3的滑块单元可与不同截面形状的导轨组合成多种功能和用途的滚动导轨付。
图4a中，导轨截面形状上下拉长，使上下滚道之间的距离增加几倍，从而提高了导轨付承受横向倾覆力矩的能力和横向扭转刚性。
图4b中，图4a的导轨由图1中的导轨和设备基座组合而成。
图5中，导轨顶部镶嵌有硬质圆钢棒滚道，适合于只承受单向向下负载的场合。如龙门刨工作台等。
图6中，导轨和滑块上所镶嵌的硬质圆钢棒滚道是倾斜的，即通过每对硬质圆钢棒中心线的平面与导轨上两对圆钢棒的对称平面倾斜一个角度从而增强导轨付承受某一方向负载的能力。图4所示导轨付通过两个硬质圆钢棒中心线的平面与滚道对称平面的交角是22.5度，该导轨付承受向下的负载的能力比承受向上的负载的能力大1.5倍多，适合于向下负载较大，或长时间承受向下负载的机械或机床。
导轨和滑块如采用耐化学侵蚀的材料(如不锈钢、塑料)，硬质圆钢棒和滚动体也用耐化学侵蚀的材料(如不锈钢、陶瓷、玻璃、塑料)代替，则可制一种耐腐蚀的滚动导轨付，它可在有化学污染或海水环境中提供低摩擦，无间隙的直线运动。
本发明的优点在于1，制造工艺十分简单；2，有较强的承载能力由于所采用的滚动体直径大于相同外形尺寸的已有滚动导轨付的滚动体直径，又由于本发明的滑块容易做得较长，从而保证有较多的滚动体承受负载。所以即使滚动体与刚质圆棒呈点接触，本发明仍能承受较大负载。如使本发明所采用的硬质圆钢棒的硬度略低于滚动体，并在本发明的滚动导轨付安装后采取超载预运行工艺，使每根刚质圆棒与滚动体接触表面被挤压出一条有一定宽度的凹弧状滚动面，这将使本发明的滚动承载能力大大增强。还有一种方法是采用图2b所示凹鼓状滚动体，可使本发明滚动导轨付能达到或超过外形尺寸相近的第一种已有导轨付的承载能力。3，有较强的机械刚性
本发明的导轨和滑块的基体采用容易挤压成形的金属制成，如铝合金、黄铜等。其弹性模量较合金钢低。在本发明导轨付未安装前，其刚性比钢制导轨付低。但当本发明导轨安装到机械设备的安装面后，其的刚性接近于机械设备安装面的刚性。因为导轨付所受负荷均由机械设备安装面承受，在这种状况下，本发明导轨与第一种已有钢制导轨的刚性无明显区别。4，有较高的运动及定位精度由于本发明导轨基体采用挤压工艺成形，其截面上安装滚道的凹弧面与安装面、定位面之间的相对尺寸在长度上变化极小。而硬质圆钢棒截面尺寸更容易达到高精度。导轨基体在经校直工艺后，短尺寸上的弯曲度是极小的。而长尺寸上的弯曲度，由于导轨基体的柔性，将在把导轨安装到机械设备的安装面之后被完全克服，这样本发明导轨付的运动和定位精度基本上是由所安装的设备安装面及定位面的精度决定。5，更容易维护本发明导轨在使用较长时间后，如滚道和滚动体产生磨损或点蚀，只要更换廉价的硬质圆钢棒和滚动体，即可恢复原来的精度和承载能力。相比之下，已有钢制导轨付需要完全更换导轨和滑块，而且为保证恢复原有精度，更换的工艺也是比较复杂的。6，单根长度更长已有钢制导轨付不易制成5米以上的长度，如要求更长的行程，需要采取导轨接长工艺。本发明导轨付容易做到单根20米以上的长度。7，可用于有化学污染特殊环境图1、图2所示滚动导轨付和图3所示滚动滑块单元即本发明最佳实施例。
权利要求
1.一种借助滚动体可承受负载，并可在导轨上实现精密直线移动的滚动导轨副由导轨、滑块、滚动体、返珠器等构成，导轨和滑块上均制有滚道，滚动体充于导轨和滑块的滚道之间，从滑块滚道一端挤出的滚动体通过装在滑块一端的返珠器反向，并通过回珠通道，再通过滑块另一端的返珠器，返回滑块滚道另一端，而形成循环。其特征在于所述导轨上的一个滚道，是一对硬质圆棒2，它们镶嵌在导轨基体1上的一对相互平行的圆弧形凹槽内。
2.按权利要求1所述之滚动导轨副，其特征在于所述导轨基体，是一种以挤压成型工艺制成的横截面不沿长度变化的型材，该横截面上包含安装面、定位面、用于镶嵌硬质圆棒的至少一对圆弧形凹槽；后者相互平行并平行于所述安装面及定位面。
3.按权利要求1所述之滚动导轨副，其特征在于所述导轨上对称地镶嵌有2对硬质圆棒，连接每对圆棒中心线的平面与对称平面的夹角不大于30度。
4.按权利要求1所述之滚动导轨副，其特征在于所述滑块上的一个滚道，是一对硬质圆棒3，它们镶嵌在滑块基体4上的一对平行的圆弧形凹槽内。
5.按权利要求1，4所述之滚动导轨副，其特征在于所述滑块基体，是以挤压成型工艺制成的横截面不随长度变化的型材，该截面上包含安装面、定位面、及用于镶嵌硬质圆棒的至少一对圆弧形凹槽，后者相互平行并平行于所述安装面及定位
6.按权利要求1，4所述之滚动导轨副，其特征在于所述滑块基体上制有返珠凹槽18，一个盖板19插在凹槽两内侧的小沟内，形成返珠通道。
7.按权利要求1，4所述之滚动导轨副，其特征在于所述滑块基体上的一对所述圆弧形凹槽两边各制有一个护珠板16、17，两个护珠板之间的距离小于滚动体的直径(对球形滚动体)或对角线长度(对柱形或凹鼓形滚动体)护珠板的高度高于滚动体的中心。
8.按权利要求1，4所述之滚动导轨付，其特征在于一个所述滑块基体4，一对所述硬质圆棒3，一对所述返珠器10，和一个返珠通道，构成一个滚动滑块单元。
9.按权利要求8所述之滚动导轨付，其特征在于所述滑块，由至少两个滑块单元相互平行地安装在滑块基板6上而成。
10.按权利要求9所述之滚动导轨副，其特征在于所述导轨和滑块的安装尺寸与已有直线滚动导轨付相同。
11.按权利要求1所述之滚动导轨副，其特征在于所述滚动体呈凹鼓形，其凹圆环面圆弧半径R略大于硬质圆棒半径，其长度略L小于凹圆环面最小处直径D。
全文摘要
一种滚动导轨副,其导轨和滑块由金属型材基体镶嵌硬质圆钢棒而成,因而制造工艺特别容易,而其精度、承载能力均优于已有圆导轨直线滚动轴承,特别当磨损后,只需更换廉价的硬质圆钢棒和滚动体即可恢复原有的精度和承载能力。
文档编号F16C29/06GK1369651SQ0110285
公开日2002年9月18日 申请日期2001年2月16日 优先权日2001年2月16日
发明者邵文远 申请人:合肥力宇数控设备制造有限责任公司