一种重载滚柱直线导轨副的制作方法

本发明涉及一种滚动直线导轨副，尤其是涉及一种重载滚柱直线导轨副。

背景技术：

当今，随着重工业的发展以及机械设备主机要求的不断提高，为紧跟机械设备主机的发展潮流，滚动直线导轨副向着高刚性、重负载、高精密以及节能环保等方面发展，作为滚动直线导轨副承受负载的主关件——滚动体也从钢球(滚珠)发展成鼓型、圆柱(滚柱)等不同结构形式，以满足高刚性、重负载等性能。

由于滚柱直线导轨副中的滚柱与滚道是线接触，因此静载荷相对于点接触的滚珠直线导轨副大大得到了提升。但是，又由于滚柱形状的特殊性，因此在滚柱的两端会出现边缘效应，会致使滚柱在运动过程中两端出现应力集中，进而导致疲劳损坏，影响使用寿命，所以一般滚柱的两端都有倒角曲线过渡，但是一般滚柱的两端的倒角曲线过渡并非是针对滚柱直线导轨副的使用工况而设计的，由有限元分析研究得出，如果倒角尺寸太小，则滚柱的两端仍旧会出现应力集中现象，而如果倒角尺寸太大，则会导致滚柱有限长度无法得到有效利用。因此，设计一种使用以导轨副实际工况载荷为参数设计的重载滚柱直线导轨副，具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种重载滚柱直线导轨副，其滚柱与滚道接触时滚柱两端不产生应力集中现象，使得承载能力和刚度得到了大幅提升，并使得使用寿命得到了延长。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种重载滚柱直线导轨副，包括导轨和具有滑槽的滑块，所述的导轨嵌入所述的滑槽内，所述的导轨的两侧壁各自上下对称设置有导轨平面滚道，上下对称的两个所述的导轨平面滚道之间成90度夹角，所述的滑槽的两侧壁各自上下对称设置有滑块平面滚道，所述的滑块平面滚道与同侧相对应的所述的导轨平面滚道平行且两者之间设置有一列滚柱，所述的滑块位于所述的滑槽的两侧区域内各自上下对称设置有滚柱返向通道，每列所述的滚柱通过对应的所述的滚柱返向通道在所述的导轨与所述的滑块之间循环往复运动，其特征在于：所述的滚柱的轴向长度小于所述的导轨平面滚道的宽度且小于所述的滑块平面滚道的宽度，所述的滚柱的轴向截面沿轴向长度方向的边由位于中间的直线和位于两端的过渡曲线组成，所述的过渡曲线为能够使接触压力均匀分布的对数曲线，所述的过渡曲线的凸度量为δ，其中，δ的单位为毫米，k表示相互接触的滚柱和导轨或滑块的材料常数，k的单位为平方毫米/牛，v1表示滚柱的材料泊松比，e1表示滚柱的材料弹性模量，e1的单位为吉帕，v2表示导轨或滑块的材料泊松比，e2表示导轨或滑块的材料弹性模量，e2的单位为吉帕，qmax表示单个滚柱所能承受的最大载荷，qmax的单位为牛，f表示滚柱直线导轨副的额定动载荷，f的单位为牛，lt表示滑块的长度，lt的单位为毫米，zt表示一列滚柱包含的滚柱的数量，lwe表示滚柱的轴向长度，lwe的单位为毫米，dwe表示滚柱的直径，dwe的单位为毫米，b表示在qmax下滚柱与导轨平面滚道接触区的半宽，b的单位为毫米，在qmax下滚柱与导轨平面滚道接触区的半宽与在qmax下滚柱与滑块平面滚道接触区的半宽一致，

所述的导轨和所述的滑块及所述的滚柱的材料一致，v1＝v2，e1＝e2。

所述的导轨和所述的滑块及所述的滚柱的材料均为轴承钢，v1＝v2＝0.3，e1＝e2＝206吉帕。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

将滚柱的轴向截面沿轴向长度方向的边的两端的过渡曲线设计成能够使接触压力均匀分布的对数曲线，并能够根据每种规格的滚柱直线导轨副各自的额定动载荷来获取过渡曲线的凸度量，这样每个不同大小型号的滚柱直线导轨副对应一种滚柱的凸度量，使得每种规格的滚柱直线导轨副在实际工作时能够消除滚柱与导轨平面滚道或滑块平面滚道接触产生的滚柱的两端应力集中现象，实现了滚柱直线导轨副能够在重载工况下持续工作，延长了重载滚柱直线导轨副的整体使用寿命。

附图说明

图1为本发明的重载滚柱直线导轨副的结构示意图；

图2为本发明的重载滚柱直线导轨副中的滚柱的轴向截面的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种重载滚柱直线导轨副，如图所示，其包括导轨1和具有滑槽21的滑块2，导轨1嵌入滑槽21内，导轨1的两侧壁各自上下对称设置有导轨平面滚道12，上下对称的两个导轨平面滚道12之间成90度夹角，滑槽21的两侧壁各自上下对称设置有滑块平面滚道22，滑块平面滚道22与同侧相对应的导轨平面滚道12平行且两者之间设置有一列滚柱3，滑块2位于滑槽21的两侧区域内各自上下对称设置有滚柱返向通道23，每列滚柱3通过对应的滚柱返向通道23在导轨1与滑块2之间循环往复运动，滚柱3的轴向长度小于导轨平面滚道12的宽度且小于滑块平面滚道22的宽度，滚柱3的轴向截面沿轴向长度方向的边由位于中间的直线31和位于两端的过渡曲线32组成，过渡曲线32为能够使接触压力均匀分布的对数曲线，过渡曲线32的凸度量为δ，其中，δ的单位为毫米，k表示相互接触的滚柱和导轨或滑块的材料常数，k的单位为平方毫米/牛，v1表示滚柱的材料泊松比，e1表示滚柱的材料弹性模量，e1的单位为吉帕，v2表示导轨或滑块的材料泊松比，e2表示导轨或滑块的材料弹性模量，e2的单位为吉帕，在此取导轨和滑块及滚柱的材料一致，v1＝v2＝0.3，e1＝e2＝206吉帕，qmax表示单个滚柱所能承受的最大载荷，qmax的单位为牛，f根据相关标准的额定动载荷计算公式进行计算即f表示滚柱直线导轨副的额定动载荷，f的单位为牛，lt表示滑块的长度，lt的单位为毫米，zt表示一列滚柱包含的滚柱的数量，lwe表示滚柱的轴向长度，lwe的单位为毫米，dwe表示滚柱的直径，dwe的单位为毫米，b表示在qmax下滚柱与导轨平面滚道12接触区的半宽，b的单位为毫米，在qmax下滚柱与导轨平面滚道12接触区的半宽与在qmax下滚柱与滑块平面滚道22接触区的半宽一致，