一种滚滑复合直线导轨副结构的制作方法

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种滚滑复合直线导轨副结构。

背景技术：

滚动直线导轨副是在导轨块与导轨条(支承导轨)之间放置滚动体(包括滚珠、滚柱)，从而实现导轨块与导轨条之间极低的滚动摩擦传动，克服了现有滑动导轨所存在的摩擦力大、易爬行等问题，具有运动灵敏、导向精度高的优点，在数控机床、机器人等数控装备中应用广泛，是数控装备中运动部件实现低摩擦、灵敏进给的主要功能部件。然而，正是由于滚动直线导轨副中的滚动传动，也导致其阻尼非常小，与现有的滑动导轨相比，其抗振性较差，直接影响了数控装备的动态性能。

德国INA公司针对滚柱导轨副结构，通过在一根导轨条上的两个滚柱导轨块之间设置一个带有油膜阻尼的较长的滑块结构，在一定程度上提高了导轨系统的阻尼特性，但该方式不仅需要增加一个较长的阻尼滑块结构，而导致该导轨结构系统复杂；而且该阻尼滑块与导轨条之间的间隙要求极为严格，才能形成有效的油膜阻尼，这对该阻尼滑块结构与导轨条的加工与装配精度提出了更高要求，导致该导轨系统的加工与装配工艺性较差。另外，该阻尼滑块仅适用于滚柱导轨结构，因滚珠导轨副结构中导轨条上有滚珠滚道的存在，故难以在滚珠导轨副中应用。

因此研制一种结构简单、工艺简便且可提高阻尼特性的新型滚动直线导轨结构，对提升滚动直线导轨产品动态性能、推动运动功能部件发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种滚滑复合直线导轨副结构，解决了现有技术条件下滚动直线导轨结构阻尼小、抗振性差；以及采用油膜阻尼滑块结构存在加工与装配工艺差的问题。

本发明采用的技术方案是，一种滚滑复合直线导轨副结构，在滚柱导轨块与导轨条之间通过滚柱支撑，形成滚动副；在滚柱导轨块中部底面粘接一层树脂滑动副，使得树脂滑动副与导轨条顶面之间滑动接触，形成滑动副，组成滚动副与滑动副的复合结构；

或者，在滚珠导轨块与导轨条之间通过滚珠支撑，形成滚动副；在滚珠导轨块中部底面粘接一层树脂滑动副，使得滚珠导轨块中部底面与导轨条顶面之间滑动接触，形成滑动副，组成滚动副与滑动副的复合结构。

本发明的滚滑复合直线导轨副结构，其特征还在于：

所述的树脂滑动副与导轨条的滑动接触表面设置有刮研或刻有储油槽。

所述的导轨条的顶面贴有一层防护带。

所述的导轨条顶面的螺钉孔中设置平头堵头。

本发明的有益效果是，该导轨副兼有滚动副和滑动副的特点，通过在滚动导轨块与导轨条之间增加树脂滑动导轨副来增加阻尼，提高了滚动导轨的抗振性，对开发新型滚动导轨产品具有重要意义。

附图说明

图1是现有的德国INA带油膜阻尼滚动导轨系统结构示意图；

图2是现有的德国INA带油膜阻尼滚动导轨系统截面结构示意图；

图3为本发明的滚柱型滚滑复合直线导轨副结构示意图；

图4为本发明的滚珠型滚滑复合直线导轨副结构示意图；

图5为本发明的使用防护带的滚滑复合导轨的结构示意图；

图6为本发明的使用平头堵头的滚滑复合导轨的结构示意图。

图中，1.导轨条，2.滚柱导轨块，3.油膜阻尼滑块，4.滚柱，5.树脂滑动副，6.滚珠，7.滚珠导轨块，8.螺钉，9.防护带，10.平头堵头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2，是德国INA公司现有的一种滚柱导轨副结构，通过在一根导轨条1上的两个滚柱导轨块2之间设置一个较长的油膜阻尼滑块3，在一定程度上提高了导轨系统的阻尼特性，但该方式不仅需要增加一个较长的油膜阻尼滑块3，导致该导轨结构系统复杂，且结构欠紧凑；而且该油膜阻尼滑块3与导轨条1之间的间隙要求极为严格，如图2该间隙要求小而均匀，才能形成有效的油膜阻尼，这对油膜阻尼滑块3与导轨条1之间的加工与装配精度提出了更高要求，导致该导轨系统的加工与装配工艺性较差。

图2中的油膜阻尼滑块3仅适用于滚柱导轨副结构中，因滚珠导轨副结构中导轨条上有滚珠滚道的存在，致使导轨块2与导轨条1之间的小而均匀间隙难以保证，故难以在滚珠导轨副中应用。

参照图3，本发明滚滑复合直线导轨副在滚柱型导轨中的结构是，在滚柱导轨块2与导轨条1之间通过滚柱4支撑，实现滚动运动，形成滚动副，承受主要外载荷；在滚柱导轨块2中部底面粘接一层摩擦系数很小的树脂滑动副5，使得树脂滑动副5与导轨条1顶面之间滑动接触，从而在滚柱导轨块2中部底面与导轨条1顶面之间形成滑动阻尼，形成滑动副，组成滚动副与滑动副的复合结构，提高整个滚滑复合直线导轨副的抗振性。

参照图4，本发明滚滑复合直线导轨副在滚珠型导轨中的结构是，在滚珠导轨块7与导轨条1之间通过滚珠6支撑，实现滚动运动，形成滚动副，承受主要外载荷；在滚珠导轨块7中部底面粘接一层摩擦系数很小的树脂滑动副5，使得滚珠导轨块7中部底面与导轨条1顶面之间滑动接触，从而在滚珠导轨块7中部底面与导轨条1顶面之间形成滑动阻尼，形成滑动副，组成滚动副与滑动副的复合结构，提高整个滚滑复合直线导轨副的抗振性。

在树脂滑动副5与导轨条1顶面的接触面上还可进行刮研或刻储油槽，以增加滑动导轨副的阻尼特性和耐磨性。

树脂滑动副5的过定位约束弹性变形量不宜太大，否则摩擦力太大，易引起导轨爬行，同时也失去滑动导轨增加阻尼的作用，因此需要合理确定树脂滑动副5的过定位约束弹性变形量大小，其确定原理与方法如下：

设树脂滑动副5在过定位约束作用下弹性变形量为δ，滚滑复合直线导轨副的滚动副刚度矩阵为[Kg]，当外载荷{F}作用在滚滑复合直线导轨副上时，整个导轨副所产生的位移列阵用{X_j}表示，这时滚动副和滑动副各承受一部分载荷，其中滚动导轨副承受主要载荷。

滚动副刚度与导轨副位移近似成线性关系，故滚动副的抗力矩阵{F_R1}表示为下式(1)：

{F_R1}＝[Kg]{X_j} (1)其中{F_Rj}和{X_j}为6×1列阵；[Kg]为6×6方阵。

滑动副刚度具有非线性，与过定位约束弹性变形量δ有关，故滑动副的抗力矩阵{F_R2}可表示为下式(2)：

{F_R2}＝f(δ,X_j) (2)其中{F_R2}为6×1列阵；非线性函数f(δ,X_j)与结构材料等有关，可通过实验测定出来。

由力平衡式可知：

{F_R1}+{F_R2}＝{F} (3)

在上述力平衡式中，其中沿导轨运动方向的反力为总摩擦力Fz，即

Fz＝F_R1z+(N+F_R2y)μ (4)

其中，F_R1z为滚动摩擦力，与滚动副的预紧程度有关，可通过实验测试出来；μ滑动副摩擦系数，可通过实验测定；N为产生滑动副的弹性变形量δ的内力大小，与过定位约束弹性变形量δ有关，可通过实验测定出来；F_R2y为外力施加在滑动副法向力。

通过上述式(1)、(2)、(3)能够确定与δ对应的不同载荷{F}条件下所对应的导轨副位移{X_j}，然后利用下式(5)计算出滑动导轨副表面上任一点处位移列阵{λ_j}：

{λ_j}＝T{X_j} (5)

其中，T为坐标转换矩阵。

通过式(5)能够得到滑动导轨副表面上任一点处的法向位移λ_n。由于法向位移λ_n与法向面压P_n呈非线性函数关系，又由于滑动副接触表面单位面积上的阻尼值c_n是法向面压P_n的非线性函数，因此根据前述推导出的滑动导轨副表面上任一点处法向位移λ_n通过对滑动面进行积分求出滑动导轨副的阻尼值C_n：

C_n＝∫c_nds (6)

根据上述式(4)、(6)，利用优化方法确定出合理的树脂滑动副的过定位约束弹性变形量δ，保证滑动副既有较大的阻尼值，又不至于摩擦力过大。

参照图5、图6，导轨条1的安装方式是，在导轨条1顶面竖直开有多个螺钉孔，每个螺钉孔中安装有螺钉8，导轨条1通过多个螺钉8与基础件固定连接牢靠，但是为了保证滑动导轨副的有效性，还需要对导轨条1的顶面进行相应的平整处理。图5中，在导轨条1的顶面贴有一层防护带9，使导轨条1的顶面沿纵向保持平整；图6中，在导轨条1顶面的螺钉孔中设置平头堵头10，进行填平，使得导轨条1的顶面平整如一。