一种可均化误差的重载滚动直线导轨副的制作方法

本发明涉及一种可均化安装、制造误差的重载滚动直线导轨副。

背景技术：

滚柱直线导轨副滚动体置于滑块轨道与导轨轨道形成的矩形空间内，滚动体随着滑块的运动做绕自身中心轴线旋转运动，旋转的线速度近似等于滑块运动线速度，轨道间往往存在多个滚动体同时、同向滚动，在承载滑块传递的负载力同时确保滑块可以沿导轨运动；产品制造与安装时会产生误差，滚动体(滚子)安装到轨道面间的时候会因为接触区变形，导致滚子受力不均，极易出现超过应力极限情况出现，导致轨道面疲劳寿命严重下降；滚动体受力不均导致运动姿态出现变化，影响滑块运动流畅性，并对其他部件产生接触力，加速组件的损坏速度，对整个产品的性能产生破坏，降低产品的使用寿命。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种重载滚动直线导轨副，当轨道面出现偏斜时，滚动体与轨道面的接触点产生偏移，避免滚子偏载时端部接触应力集中的出现，滑块轨道为凹型，对滚动体起到保持作用，不会出现滚动体滑移崩出问题，降低生产制造难度，容易实现经济化生产。

本发明采用如下技术方案：

一种可均化误差的重载滚动直线导轨副，包括滑块、导轨，所述滑块卡接在导轨内并沿导轨往复滑动，所述导轨两侧和滑块分别设有四条轨道接触面，所述导轨和滑块的四条轨道接触面之间均设有滚动体，滚动体沿滑块滑动方向运动；

所述滚动体的两侧为圆滑的母线，所述母线包括位于中间的受力弧线和端部经过修正处理的修正弧线；

所述滑块轨道的内凹面与滚动体的母线形成内接触点，导轨轨道外凸面与滚动体的母线形成外接触点，所述内接触点和外接触点呈以导轨轨道几何对称中心为圆心的“o”型分布；

当滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时，由于滑块轨道的内凹面、滚动体母线、导轨轨道外凸面的设计，使得内接触点和外接触点出现偏移，从而抵消偏载或轨道出现整体偏斜对滚动体接触区的影响。

优选地，所述内接触点和外接触点有四对且相对导轨轨道几何对称中心对称，接触力与接触点至导轨轨道几何对称中心连线交点的乘积为滑块所能承受的转矩。

优选地，所述滚动体两侧设有保持架，保持架确保滚动体不脱落并沿即定方向排列。

优选地，所述滑块具有内凹面、侧立挡面、支撑面，侧立挡面与支撑面之间夹角为85°-88°之间，侧立挡面与内凹面接触滚动体。

优选地，所述内接触点和外接触点的平均接触应力与滚动体母线和轨道面适应比呈正抛物线关系，即滚动体母线曲率与轨道面曲率比值呈正抛物线关系。

优选地，所述导轨两侧分别设有弧形的第一轨道接触面和第二轨道接触面，第一轨道接触面和第二轨道接触面之间设有直立面。

采用如上技术方案取得的有益技术效果为：

当滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时，由于滑块轨道的内凹面、滚动体母线、导轨轨道外凸面的设计，使得内接触和外接触所形成的接触点出现偏移，抵消偏载或轨道出现整体偏斜对滚动体接触区的影响，保证内接触和外接触的接触应力不超过极限，不对导轨轨道面产生损坏。

附图说明

图1为本发明所涉及可均化误差的重载滚动直线导轨副主视图。

图2为滑块、滚动体、导轨位置结构示意图。

图3为滑块结构示意图。

图4为导轨结构示意图。

图5为滚动体结构示意图。

图6为滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时滚动体接触点变位图。

图7为滚动体受力弧线的弧度与接触应力关系曲线。

图8为滚动体受力弧线的长度与接触应力关系曲线。

图中，1、导轨，2、保持架，3、滚动体，4、滑块，5、“o”型，5`、偏移后的“o”型，11、第一轨道接触面，14、第二轨道接触面，15、直立面，31、修正弧线，32、受力弧线，41、支撑面，42、侧立挡面，43、内凹面；

滑块轨道的内凹面与滚动体的母线形成的内接触点43a、43b,导轨轨道外凸面与滚动体的母线形成的外接触点13a、13b；

当滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时，滑块轨道的内凹面与滚动体的母线形成的内接触点43a`、43b`,导轨轨道外凸面与滚动体的母线形成的外接触点13a`、13b`。

具体实施方式

结合附图1至8对本发明的具体实施方式做进一步说明：

一种可均化误差的重载滚动直线导轨副，包括滑块4、导轨1，所述滑块卡接在导轨内并沿导轨往复滑动，所述导轨两侧和滑块分别设有四条轨道接触面。所述导轨和滑块的四条轨道接触面之间均设有滚动体3，滚动体沿滑块滑动方向运动；所述滚动体的两侧为圆滑的母线，所述母线包括位于中间的受力弧线和端部经过修正处理的修正弧线；所述滑块轨道的内凹面与滚动体的母线形成内接触点，导轨轨道外凸面与滚动体的母线形成外接触点，所述内接触点和外接触点呈以导轨轨道几何对称中心为圆心的“o”型分布；当滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时，由于滑块轨道的内凹面、滚动体母线、导轨轨道外凸面的设计，使得内接触点和外接触点出现偏移，抵消偏载或轨道出现整体偏斜对滚动体接触区的影响。

内接触点和外接触点的平均接触应力与滚动体母线和轨道面适应比呈正抛物线关系，即滚动体母线曲率与轨道面曲率比值呈正抛物线关系，存在一个最小适应比与最小平均接触应力相对应。

滚动体母线包括位于中间的受力弧线32和端部经过修正处理的修正弧线31，其中受力弧线32总长为LS，修正弧线31曲率半径为R31，受力圆弧32曲率半径为R32，L为滚动体总长，DW为滚动体最大直径。滚动体两侧设有保持架2，保持架确保滚动体不脱落并沿即定方向排列。确保承载时不出现滚动体3端部应力集中、或不超过应力极限、或接触区平均应力最低等条件。

内接触点和外接触点有四对且相对导轨轨道几何对称中心对称，接触力与接触点至导轨轨道几何对称中心连线交点的乘积为滑块所能承受的转矩。当滑块4承受转矩M时，轨道受接触力F1、F1’与力臂L/2的乘积即为转矩M。

滑块具有内凹面43、侧立挡面、支撑面，为了减小侧立挡面42与滚动体端面接触的摩擦力，侧立挡面42与支撑面41之间夹角为85°-88°之间，侧立挡面与滑块轨道的内凹面接触滚动体。

导轨两侧分别设有弧形的第一轨道接触面11和第二轨道接触面14，第一轨道接触面和第二轨道接触面之间设有直立面15。第一轨道接触面为凸型轨道，尺寸为R11；第二轨道接触面尺寸为R14。

图7为在特定承载条件下以轨道圆弧为变量，以接触区应力均值或最大值为优化参数，求最佳轨道圆弧数据，以滚动体受力弧线R32为变量，以同等载荷条件下轨道面接触应力极值最小为目标变量，图中横坐标为圆弧尺寸，纵坐标为应力极大值。

图8显示滚动体受力弧的长度LS为变量，同样以接触区应力均值或最大值为优化参数，求滚子母线结构参数最佳值。以滚动体轨道圆弧R32为长度LS为变量，以同等载荷条件下轨道面接触应力极值最小为目标变量，图中横坐标为LS尺寸变化量，纵坐标为应力极大值。

导轨、滑块轨道面圆弧尺寸求解同此原理。

正常情况下滚动体3与导轨1接触点位13a(以其中一条轨道为例，共四条轨道，其他三条同)，滑块轨道的内凹面与滚动体的母线形成的内接触点43a、43b,导轨轨道外凸面与滚动体的母线形成的外接触点13a、13b，接触点呈“o”型5。如图6所示滑块承受偏载或导轨出现整体偏斜时，使得滚动体与轨道的接触点出现偏移，接触点变为13a`、13b`，43a`、43b`，接触点呈偏移后的“o”型5`，由于轨道与滚动体母线均设计成了圆弧面(线)，可通过偏移接触点来抵消偏载或倾斜误差对滚动体接触区的影响，不会使局部接触应力超过极限、导致轨道面产生损坏。

可均化误差的重载滚动直线导轨副承载部分主要由滑块、滚动体及导轨组成，滑块承受的外部加载力通过滚动体传递给导轨，滑块、导轨通过轨道面与滚动体产生接触，滚动体采用部分修正母线结构，滑块、导轨轨道面采用圆弧面结构，导轨副承受轻载时接触副为点接触，随着承载的增大，接触区变为线(面)接触，导轨轨道面设计为凸起面，滑块轨道面设计为凹陷面，提高滚动体保持性能；当轨道等高存在偏差时，滚动体与轨道面的接触点可以出现偏移，以此来抵消偏差导致滚动体接触区不理想问题。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。