REXROTH力士乐导轨滑块由上海韦米机电设备有限公司*提供
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REXROTH力士乐导轨滑块
1.导向精度-REXROTH滑块导轨的导向精度
导向精度是指运动构件沿导轨导面运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有导
轨承导面的几何精度、导轨的结构类型、导轨副的接触精度、表面粗糙度、导轨和支承件的刚度、导
轨副的油膜厚度及油膜刚度，以及导轨和支承件的热变形等。
直线运动导轨的几何精度一般包括：垂直平面和水平平面内的直线度；两条导轨面间的平行度。
导轨几何精度可以用导轨全长上的误差或单位长度上的误差表示。
2.精度保持性-REXROTH滑块导轨的精度保持性
精度保持性是指导轨工作过程中保持原有几何精度的能力。导轨的精度保持性主要取决于导轨的
耐磨性极其尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配、受力、加工精度、润滑方式和防护装置的性能
的因素有关，另外，导轨及其支承件内的残余应力也会影响导轨的精度保持性。
3.STAR滑块、导轨-运动灵敏度和定位精度
运动灵敏度是指运动构件能实现的*小行程；定位精度是指运动构件能按要求停止在位置的
能力。运动灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动刚度、运动构件质量等因素有
关。
4.REXROTH滑块、导轨-运动平稳性
导轨运动平稳性是指导轨在低速运动或微量移动时不出现爬行现象的性能。平稳性与导轨的结构
、导轨副材料的匹配、润滑状况、润滑剂性质及导轨运动之传动系统的刚度等因素有关。
5.REXROTH滚珠丝杆，REXROTH螺母-抗振性与稳定性
抗振性是指导轨副承受受迫振动和冲击的能力，而稳定性是指在给定的运转条件下不出现自激振
动的性能。
6.STAR导轨的刚度，力士乐REXROTH导轨的钢度
导轨抵抗受力变形的能力。变形将影响构件之间的相对位置和导向精度，这对于精密机械与仪器
尤为重要。导轨变形包括导轨本体变形导轨副接触变形，两者均应考虑。
7.REXROTH滚珠螺母结构工艺性，STAR滚珠螺母结构工艺性
结构工艺性是指导轨副（包括导轨副所在构件）加工的难易程度。在满足设计要求的前提下，应
尽量做到制造和维修方便，成本低廉。
1 导轨的作用和设计要求
当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下：
1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。
2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容
设计导轨应包括下列几方面内容：
1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。
为使导轨移动轻便省力和两导轨磨损均匀，驱动元件应设在三角形导轨之下，或偏向三角形导轨。
矩形和矩形组合：承载面和导向面分开，因而制造和调整简单。导向面的间隙用镶条调整，接触刚度低。见图21-12。
图21-12
双三角形导轨：由于采用对称结构，两条导轨磨损均匀，磨损后对称位置位置不变，故加工精度影响小。接触刚度好，导向精度高，但工艺性差，四个表面刮削或磨削也难以完全接触，假如运动部件热变形不同，也不能保证四个面同时接触，故不宜用在温度变化大的场合。
(3）间隙调整
为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。
矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。在垂直方向上，一般采用下压板调整它的低面间隙，其方法有：a）刮研或配磨下压板的结合面；b）用螺钉调整镶条位置；c）改变垫片的片数或厚度；见图21-13。
在水平方向上，常用平镶条或斜镶条调整它的侧面间隙。见图21-14。
圆形导轨的间隙不能调整。
(4）夹紧装置
有些导轨（如非水平放置的导轨）在移动之后要求将它的位置固定，因而要用的锁（夹）紧装置。常用的锁紧方式有机械锁紧和液压锁紧。见图21-15。
(5）进步耐磨性措施
导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法，以及使用与维护。进步导轨的耐磨性，使其在较长的时间内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。进步导轨耐磨性的措施有：
1)选择公道的比压 单位面积上的压力成为比压，即
p=P/S（公斤/厘米2）
式中 P-作用在导轨上的力（公斤）
S-导轨的支承面积（厘米2）
由上式可知，要减小导轨的比压，应减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时中心距太小，将导致运动不稳定。
降低导轨比压的另一办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力，以抵消导轨所承受的部分载荷。
2)选择合适材料 目前常采用的导轨材料有以下几种：
铸铁- 导轨与承导件或运动件铸成一体，其材料常用灰口铸铁。它具有本钱低，工艺性好，热稳定性高等优点。在润滑和防护良好的情况下，具有一定的耐磨性。常用的是HT200～HT400，硬度以HB=180～200较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可进步导轨的耐磨性。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁，如高磷铸铁，硬度为HB=180～220，耐磨性能比灰口铸铁高一倍左右。若加进一定量的铜和钛，成为磷铜钛铸铁，其耐磨性比灰口铸铁高两倍左右。但高磷系铸铁的脆性和铸造应力较大，易产生裂纹，应采用适当的铸造工艺。
此外，还可使用低合金铸铁及稀土铸铁。
钢-要求较高的或焊接机架上的导轨，常用淬火的合金钢制造。淬硬的钢导轨的耐磨性比普通灰铸铁高5～10倍。常用的有20Cr钢渗碳淬火和40Cr高频淬火。
钢导轨镶接的方法有：
螺钉连接，应使螺钉不受剪切；为避免导轨上有孔（孔内积存赃物而加速磨损），一般采用倒装螺钉。结构上不便于从下面伸进螺钉固定时，可采用如图21-16所示的方法。螺钉固紧后，将六角头磨平，使导轨上的螺钉孔和螺钉头之间没有间隙。
图21-16
用环氧树脂胶接，胶接面之间的间隙不过0.25毫米。胶粘导轨具有一定的胶接刚度和强度，尚有一定的抗冲击性能，工艺简单，本钱较低。
塑料-用聚四氟乙烯为基材，添加不同的填充剂作为导轨材料。它具有耐磨、抗振以及动、静摩擦系数低（0.04），可消除低速爬行现象，在实际应用中取得良好的效果。
3)热处理 为进步铸铁导轨的耐磨性，常对导轨表面进行淬火处理。表面淬火方法有：火焰淬火、高频淬火和电接触淬火。
4)润滑和防护 润滑油能使导轨间形成一层极薄的油膜，阻止或减少导轨面直接接触，减小摩擦和磨损，以延长导轨的使用寿命。同时，对低速运动，润滑可以防止"爬行"；对高速运动，可减少摩擦热，减少热变形。
导轨润滑的方式有浇杯、油杯、手动油泵和自动润滑等。
导轨的防护装置用来防止切削、灰尘等赃物落到导轨表面，以免使导轨擦伤、生锈和过早的磨损。为此，在运动导轨端部安装刮板；采用各种式样的防护罩，使导轨不过露等办法。
(6) 结构尺寸的验算
1)校核温度变化对导轨间隙的影响 导轨在温度变化较大的环境中工作，应在选定精度和配合后，作导轨间隙验算。为了保证工作时不致卡住，导轨的*小间隙应大于或即是零，即 Δmin≥0
导轨的*小间隙用下式计算：
Δmin=Dmin[1+αk(t-t0)]-dmax[1+αz(t-t0)] (mm)
式中t-工作温度（°C）
t0-制造时温度（°C）
Dmin-包容件在t0时的*小尺寸（mm）
dmax-被包容件在t0时的*尺寸（mm）
αk-包容件材料的线膨胀系数（1/°C）
αz-被包容件材料的线膨胀系数（1/°C）
为保证导向精度，导轨的*间隙Δmax应小于或即是答应值，即Δmax≤[Δmax]
导轨的*间隙用下式计算：
Δmax=Dmax[1+αk(t-t0)]-dmin[1+αz(t-t0)] (mm)
式中 Dmax-包容件在t0时的*尺寸（mm）
dmin-被包容件在t0时的*小尺寸（mm）
2)选择长度：一般应在满足导轨运动行程的条件下，尽可能使导轨的长度短一些。
为防止转动体在行程的极端位置时脱落，运动件的长度应为
L=l+2a+Smax/2
式中L-运动件或承导件的长度，计算时取较短者的长度（毫米）；
l-支承点的间隔（毫米）；
a- 在极端位置时的余量；如图21-21。
采用循环式的转动导轨支承时，运动件的行程长度不受限制。
转动体尺寸和数目：转动体直径大，承载能力大，摩擦阻力小。对于滚珠导轨，滚珠直径增大，刚度增高（滚柱导轨的刚度与滚柱直径无关）。因此，假如不受结构的限制，应有限选用尺寸较大的转动体。
滚针导轨的摩擦阻力较大，且滚针可能产生滑动。所以尽可能不采用滚针导轨（特别是滚针直径小于4毫米时）。
当转动体的数目增加时，导轨的承载能力和刚度也增加。但转动体的数目不宜太多，过多会增加载荷在转动体上分布的不均匀性，刚度反而下降。若转动体数目太少，制造误差将会明显地影响运动件的导向精度。一般在一个转动带回上，转动体的数目*少为12个。经验表明：运动部件的重量，使滚柱单位长度上的载荷q≥4公斤/厘米时；对于滚珠导轨，在每个滚珠上的载荷为p≥3（d）1/2公斤时，（d为滚珠直径，毫米），载荷的分布比较均匀。
在滚柱导轨中，增加滚柱的长度，可减小接触应力和增大刚度，但载荷分布的不均匀性也增大。对于钢制摸削导轨，滚柱导轨和直径之比l/d<1.5，对于铸铁导轨，l/d可增大些（滚柱直径一般不小于6毫米，滚针直径不小于4毫米）。
3) 转动导轨刚度及预紧方法：如图21-22所示，
图21-22
(a) 当工作台往复移动时，工作台压在两端转动体上的压力会发生变化，受力大的转动体变形大，受力小的转动体变形小。当导轨在位置Ⅰ时，两端转动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置Ⅱ或Ⅲ时，两端转动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜α角，由此造成误差。此外，转动体支承工作台，若工作台刚度差，见图21-23，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。
图21-23
为减小导轨变形，进步刚度，除公道选择转动体的外形、尺寸、数目和适当增加工作台的厚度外，常用预加载荷的办法来进步导轨的刚度。图21-18所示的燕尾形转动导轨，用移动导轨板获得并控制预加载荷。
试验证实：随着过盈量的增加，导轨的刚度开始急剧增加，达到一定程度后，再增加过盈量，刚度不会明显进步。牵引力随着过盈量增加而增大，但在一定限度内变化不大，过盈量过一定值后，则急剧增加。因此，公道的过盈量应使导轨刚度较好而牵引力不大。
