随着现代制造技术的不断发展，使得传统的制造业发生了巨大的变化，数控技术、机电一体化和工业机器人在生产中得到了更加广泛的应用。同时机械传动机构的定位精度、导向精度和进给速度在不断提高，使传统的导向机构发生了重大变化。自1973年开始商品化以来，滚动直线导轨副以其独有的特性，逐渐取代了传统的滑动直线导轨，在工业生产中得到了广泛的应用。适应了现今机械对于高精度、高速度、节约能源以及缩短产品开发周期的要求，已被广泛应用在各种重型组合加工机床、数控机床、高精度电火花切割机、磨床、工业用机器人乃至一般产业用的机械中。
滚动直线导轨副的性能特点
1.定位精度高
滚动直线导轨的运动借助钢球滚动实现，导轨副摩擦阻力小，动静摩擦阻力差值小，低速时不易产生爬行。重复定位精度高，适合作频繁启动或换向的运动部件。可将机床定位精度设定到超微米级。同时根据需要，适当增加预载荷，确保钢球不发生滑动，实现平稳运动，减小了运动的冲击和振动。
2.磨损小
对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小，滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使滚动直线导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变得非常容易。
3.适应高速运动且大幅降低驱动功率
采用滚动直线导轨的机床由于摩擦阻力小，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，使驱动扭矩大大减少，使机床所需电力降低80%，节能效果明显。可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率20~30%。
4.承载能力强
滚动直线导轨副具有较好的承载性能，可以承受不同方向的力和力矩载荷，如承受上下左右方向的力,以及颠簸力矩、摇动力矩和摆动力矩。因此，具有很好的载荷适应性。在设计制造中加以适当的预加载荷可以增加阻尼，以提高抗振性，同时可以消除高频振动现象。而滑动导轨在平行接触面方向可承受的侧向负荷较小，易造成机床运行精度不良。
5.组装容易并具互换性
传统的滑动导轨必须对导轨面进行刮研，既费事又费时，且一旦机床精度不良，必须再刮研一次。滚动导轨具有互换性，只要更换滑块或导轨或整个滚动导轨副，机床即可重新获得高精度。
如前所述，由于滚珠在导轨与滑块之间的相对运动为滚动，可减少摩擦损失。通常滚动摩擦系数为滑动摩擦系数的2%左右，因此采用滚动导轨的传动机构远优越于传统滑动导轨。
滚动直线导轨副的选用方法
滚动直线导轨副具有承载能力大、接触刚性高、可靠性高等特点，主要在机床的床身、工作台导轨和立柱上、下升降导轨上使用。我们在选用时可以根据负荷大小，受载荷方向、冲击和振动大小等情况来选择。
1.受力方向
由于滚动直线导轨副的滑块与导轨上通常有4列圆弧滚道，因此能承受4个方向的负荷和翻转力矩。导轨承受能力随滚道中心距增大而加大。
2.负荷大小
滚动直线导轨不同规格有着不同的承载能力，可根据承受负荷大小选择。为使每副滚动直线导轨均有比较理想的使用寿命，可根据所选厂家提供的近似公式计算额定寿命和额定小时寿命，以便给定合理的维修和更换周期。还要考虑滑块承受载荷后，每个滑块滚动阻力的影响，进行滚动阻力的计算，以便确定合理的驱动力。
3.预加负载的选择
根据设计结构的冲击、振动情况以及精度要求，选择合适的预压值。
滚动直线导轨副的现状
目前，国外生产滚动直线导轨副的厂商主要集中在美国、英国、德国及日本等国家。国内在滚动直线导轨副的制造方面还处于初始阶段，与国外相比，仍有差距，主要表现为：品种少、产量小、使用寿命低，噪音大，加工工艺也不如国外先进。以南京工艺装备制造厂、广东凯特精密机械有限公司为代表的国内企业，正在努力缩小这种差距，他们的部分产品已经具有国际先进水平。
直线滚动导轨副的发展趋势
滚动直线导轨副的新类型、新功能目前在不断涌现，并正在向组合化、集成化、高速、低噪音、智能化方向发展。
1.用滚珠保持的滚动直线导轨副
CSK公司采用滚珠保持架与滚珠构成一体，保持滚珠平稳的进行循环运动，消除了滚珠间的相互摩擦，开发了噪声低、免维修、寿命长、速度可达300m/min的超高速直线运动的SSR导轨副，并已开始推广。该导轨副实现了100m/min运动速度下噪声小于50dB，摩擦波动幅度减少到以往产品的1/5。另外，通过了一次加油脂2cm3，运行2800km的试验。今后带滚珠保持架的直线运动导轨副将逐渐成为高档数控机床选用的主流。
2.直线电动机和直线导轨并用
采用一体化直线电动机的滑台系统具有结构紧凑、运行中动力大的特点。同时滑台系统的定位精度也有所提高。SKF直线系统有限公司与Pratec直线电动机制造厂进行合作，并于1996年已开始推广一体化的直线电动机滑台系统产品。
3.混合工作台
日本研制了一种新型的滚动直线导轨副工作台，它具有一套滑动电磁块装置，可在定位加工时吸到导轨上以增加摩擦力，从而提高了系统的抗振性能，所以它又称为混合工作台(hybridtablesystem)。
4.新材料制造的滚动直线导轨副
由于用户要求的多样化及使用环境的不同，出现了用新材料制造的滚动直线导轨副。例如，采用不锈钢制作的产品，其导轨轴、滑块、钢球、密封端和保持器均采用不锈钢材料制作，而反向器采用合成树脂，故耐腐蚀性提高。对于要求高温和真空用途时，反向器可以采用不锈钢材。此外，用陶瓷材料制造的滚动直线导轨副将会得到开发应用。
目前，在恶劣环境即高粉尘浓度、强酸、强碱和高腐蚀场合使用直线导轨还有一定的局限性。但随着直线导轨技术的日益完善，以及直线导轨具有高速性与控制性等诸多突出的优点，以及丰富的类型和功能，可以预期，此机构作为一个功能部件将越来越多地用在数控机床等机械设备上。
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1、摩擦特性
滚动直线导轨副在摩擦特性方面具有突出的优点, 其摩擦阻力比滑动导轨小得多, 一般摩擦因数μ =0. 002 ~0. 004, 为滑动导轨的1/50 左右, 起动摩擦和动摩擦接近相等。在速度变化时, μ 值稳定, 运动轻快、灵活、平稳, 因而可实现高速运动, 提高了生产效率。
2、运动特性
由于滚动直线导轨副的摩擦极小, 因此在起动时无颤动, 低速下运动无爬行现象。当施加预加载荷后, 可以消除间隙, 提高刚性。此外, 具有自动调心、补偿安装基面误差的功能, 故其整体运动精度高, 因此适用于高精度、高性能的机械产品。另外, 由于滚动直线导轨副具有很好的误差均化功能, 因此也称之为“魔法导轨”、“神器导轨”。滚动直线导轨的运动借助钢球或滚柱滚动实现, 导轨副摩擦阻力小, 动、静摩擦力之差很小, 随动性极好,低速时不易产生爬行, 即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短, 有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度, 能实现高定位精度。滚动直线导轨副作为具有高定位精度的滚动功能部件, 适合作频繁起动或换向的运动部件, 可将机床定位精度设定到超微米级。与此同时可根据需要, 适当增加导轨副预载荷, 确保钢球或滚柱不发生滑动, 实现平稳运动, 减小了运动的冲击和振动。滚动直线导轨副也适应高速直线运动, 其瞬时速度比滑动导轨提高约10 倍。
3、寿命性
在滑动导轨中, 大部分能量以磨损能形式而消耗掉, 因而磨损快, 难以长期维持高精度。相反, 滚动导轨副摩擦小, 磨损少, 可以长期保持高精度。另外, 由于滚动导轨副中采用多个滚动体作为支撑, 同时滚道能较容易地获得很高的加工精度及较高的表面硬度, 因此滚动直线导轨副具有较长的工作寿命。对于滑动导轨面的流体润滑, 由于油膜的浮动, 产生的运动精度误差是无法避免的。在绝大多数情况下, 流体润滑只限于边界区域, 由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的, 在这种摩擦中, 大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反, 滚动接触由于摩擦耗能少, 滚动面的摩擦损耗也相应减少, 故能使滚动直线导轨系统长期保持高精度状态。同时, 由于使用润滑油也很少, 这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变得非常容易。
4、承载特性
滚动直线导轨副具有较好的承载性能, 可以承受不同方向的力和力矩载荷, 如承受上下、左右方向的力, 以及俯仰力矩、偏摆力矩和旋转力矩, 因此, 具有很好的载荷适应性。在设计制造时施加适当的预加载荷可以增加阻尼, 提高抗振性, 同时可以消除高频振动现象。而滑动导轨在平行接触面方向可承受的侧向负荷较小, 易造成机床运行精度不良。
5、驱动特性
驱动功率大幅度下降, 只相当于普通机械的1/10。采用滚动直线导轨的机床由于摩擦阻力小, 可使所需的动力源及动力传递机构小型化, 使驱动转矩大大减少, 使机床所需电力降低80%, 节能效果明显。可实现机床的高速运动, 机床效率可提高20% ~30%。
6、互换特性
简化了机械结构的设计和制造。成对使用导轨副时, 具有“误差均化效应”, 从而降低基础件(导轨安装面) 的加工精度要求, 降低基础件的机械制造成本与加工难度。传统的滑动导轨必须对导轨面进行刮研, 既费事又费时, 且一旦机床精度不良, 必须再刮研。滚动导轨具有互换性, 只要更换滑块或导轨或整个滚动导轨副, 机床即可重新获得高精度。
7、经济特性
滚动直线导轨副因其摩擦阻力小、磨损少, 润滑、维修和保养方便, 故维修成本低廉。此外, 滚动直线导轨副还具有很好的互换性, 易形成标准化、系列化, 并由专业厂商成批生产, 使用户选用十分方便, 从而缩短了设计工时。另外, 节能省油是滚动直线导轨副的又一显著特点。日本THK 公司曾对使用滑动导轨的单轴平面磨床和使用滚动导轨的三轴平面磨床进行对比性能测试, 结果是使用滑动导轨的功耗为滚动导轨副的16. 7 倍。鉴于滚动直线导轨副具有众多的突出优点, 因而在机械工业中得到广泛应用, 各种数控机床、精密工作台、工业机器人、医疗器械、检测仪器、轻工机械以及运动机械中都有体现。
直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。直线轴承主要用在自动化机械上比较多,像德国进口的机床,折弯机,激光焊接机等等,当然直线轴承和直线轴是配套用的.像直线导轨主要是用在精度要求比较高的机械结构上！
直线导轨特点
(1) 具有互换性
由于对生产制造精度严格管控，直线导轨尺寸能维持在一定的水准内，且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此部份系列精度具可互换性，客户可依需要订购导轨或滑块，亦可分开储存导轨及滑块，以减少储存空间。
(2) 自动调心能力
来自圆弧沟槽的DF(45-°45)°组合，在安装的时候，藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有些偏差，也能被线轨滑块内部吸收，产生自动调心能力之效果而而得到高精度稳定的平滑运动。
(3) 所有方向皆具有高刚性
运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右方向的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。
直线导轨可以理解为是一种滚动导引，是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块跟导轨间末制单元设计，使线形导轨同时承受上下左右等各方向的负荷，专利的回流系统及精简化的结构设计让HIWIN的线性导轨有更平顺且低噪音的运动。
直线导轨作为一种重要的机械零部件，具有一系列显著的性能特点。这些特点在不同品牌的产品中可能有所差异，但总体上包括以下几个方面：
高刚度：直线导轨通常具有较高的刚度，能够承受较大的负载并保持稳定的运动轨迹。这有助于减小机械设备的变形和振动，提高加工精度和稳定性。
精度高：直线导轨的制造精度要求较高，能够实现高精度的定位和导向。这有助于减小运动部件的误差积累，提高机械设备的运动精度和重复定位精度。
高速平稳：直线导轨的设计通常采用小的滚动体，能够有效降低摩擦阻力，提高运动速度。同时，滚动体之间的接触减少了振动和噪声，使运动更加平稳。
长寿命：由于直线导轨的摩擦阻力小、磨损低，其使用寿命通常较长。这有助于降低维护成本和停机时间，提高机械设备的可靠性和经济性。
安装简便：直线导轨的结构紧凑、设计标准化，使得安装简便快捷。通过适当的调整和校准，能够实现快速可靠的固定和装配。
维护方便：直线导轨的保养相对简单，通常包括定期清洁、润滑等措施。用户可以根据厂家提供的使用说明书或保养指南进行维护，确保导轨的正常运行。
需要注意的是，这些性能特点在不同品牌和型号的直线导轨中可能存在差异。用户在选择时应该根据具体的应用场景和需求进行评估，并参考厂家提供的技术规格和测试报告。例如，希思克直线导轨和马克直线导轨等知名品牌通常具有较高的性能表现和可靠性，能够满足各种高要求的应用场景。
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