一種承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副的製作方法

2023-05-31 04:35:46 3

專利名稱：一種承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種滾動直線導軌副，具體地說，涉及一種承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，屬於機械加工技術領域。
背景技術：
滾動直線導軌副通常由導軌、滑塊、滾珠、返向器、保持器、防塵蓋等組成。導軌的外側與滑塊的內側均有圓弧形狀的凹槽，它們合起來組成了滾道，滾道內裝滿了滾珠。滑塊體內還有返向通道，滑塊的兩端安裝有返向器，返向器上有連接滾道與返向通道的返向槽。 當滑塊相對導軌作直線運動時，滾珠在滾道內從滑塊的前端滾動到後端，滑塊後端的返向器擋住了滾珠，並迫使滾珠離開滾道，通過返向器上的返向槽及滑塊體內的返向通道，到達滑塊前端的返向器，再經過其上的返向槽，回到滑塊前端的滾道內，實現了循環滾動，使導軌與滑塊之間形成了滾動摩擦，同時加在滑塊上的載荷經過滾珠傳遞到導軌上，因此，在滾道內的滾珠數量對滾動直線導軌副的承載能力有很大影響。不同產品的滾動直線導軌副，滾道形式可能不同，滾道形式主要有下面幾種1、1/4圓周的單圓弧滾道形式參見圖2，導軌(1)的外側與滑塊(2)的內側各有四條半徑相等的1/4圓周的凹槽(11、21)，它們合起來組成了四條單圓弧滾道。由於每個1/4 圓周的凹槽(11)或(21)對應的圓心角只有90度，致使標準量棒不易放穩，檢驗兩凹槽圓弧的中心距精度難保證。圖2中導軌(1) 一個外側的上、下凹槽(11)單圓弧的圓心分別在 A及B，A與B在高度方向的距離為Zd，滑塊(2)—個內側的上、下凹槽(21)單圓弧的圓心分別在C及D，C與D在高度方向的距離為Zk，Zd不等於Zk。滾珠(3)的半徑略小於凹槽 (11、21)1/4圓周的半徑，因此滾珠(3)分別與導軌上述凹槽(11、21)的圓弧接觸在一點，這兩個接觸點的連線叫載荷作用線。Zd減Zk的差值可正，也可負，但應保證載荷作用線與水平方向成45度。這種滾道形式又分(I)DF型此時Zd > Zk，兩條滾道的載荷作用線的交點在導軌內，見圖2，這種形式摩擦力小，吸收安裝誤差的自動調整能力較強，但抗扭剛性較低。(2)DB型此時Zd < Zk，兩條滾道的載荷作用線的交點在導軌外，見圖3，這種形式摩擦力小，抗扭剛性較高，但吸收安裝誤差的自動調整能力較弱。2,1/2圓周的單圓弧滾道形式參見圖4，這種滾道形式除了導軌(1)的凹槽(11) 及滑塊(2)的凹槽(21)均改成相同半徑圓周的1/2外，其他的設計參數與1/4圓周的單圓弧形式設計參數相同。由於每個1/2圓周的凹槽(11)與凹槽(21)對應的圓心角有180度， 標準量棒容易放穩，這就克服了檢驗兩凹槽圓弧的中心距精度難保證的缺點，但帶來了精密磨削凹槽圓弧時，砂輪與工件接觸面積加大的缺點。同1/4圓周的單圓弧形式一樣，這種滾道形式的滾珠(3)與滾道是兩點接觸，載荷作用線與水平方向成45度，根據Zd減Zk的差值的正負，也有DF型與DB型之分，圖4是DF型。3、雙圓弧形式滾道參見圖5，導軌(1)外側與滑塊(2)內側各有四條雙圓弧形狀的凹槽(12、22 )，它們合起來組成了四條雙圓弧滾道。上述每個雙圓弧凹槽(12 )或(22 )均
3由兩條等半徑的1/4圓周組成，1/4圓周的半徑略大於滾珠(3)的半徑，上述每個雙圓弧凹槽(12)或(22)的兩條1/4圓周的圓心在高度方向上有一個距離，這距離保證了上述每個雙圓弧凹槽(12)與(22)的兩條1/4圓周在45度處與滾珠(3)各有一個接觸點，即滾珠(3) 與雙圓弧凹槽(12)或(22)是兩點接觸，與雙圓弧滾道是四點接觸。這使得上述每個(12) 或(22)凹槽都能夾住標準量棒，檢驗兩凹槽中心距的精度得到保證，並且通過兩接觸點的載荷作用線與水平方向成45度。由於滾珠(3)與雙圓弧滾道是四點接觸，承載能力比前面兩種單圓弧形式的承載能力大，但在施加預加載荷後，摩擦力急劇增加。滾道形式為1/4圓周DF型的單圓弧四方向等載荷滾動直線導軌副，承載情況見圖 6a、圖6b、圖6c、圖6d，圖中實線的箭頭表示作用在滾珠(3)上的載荷，在一個方向的載荷作用下，有兩條實線箭頭，這表示只有兩排滾道內的滾珠(3)承受載荷。其他單圓弧滾動直線導軌副的承載情況與此類似，就不再用圖表示。滾道形式為雙圓弧的四方向等載荷滾動直線導軌副，承載情況見圖7a、圖7b、圖 7c、圖7d，在一個方向的載荷作用下，有四條實線箭頭，這表示有四排滾道內的滾珠(3)承受載荷，與圖6a、圖6b、圖6c、圖6d相比多兩條實線箭頭，這說明圖7a、圖7b、圖7c、圖7d 中的雙圓弧滾動直線導軌副的承載能力比圖6a、圖6b、圖6c、圖6d中單圓弧滾動直線導軌副的承載能力大。由圖6a、圖6b、圖6c、圖6d、圖7a、圖7b、圖7c、圖7d可見，上述每種滾動直線導
軌副的結構形式都能保證在垂直向上、垂直向下，水平向右，水平向左四個方向上，分別只有一個方向的載荷作用時，每個方向的承受載荷的滾珠數量相等，這也是上述幾種滾動直線導軌副被命名為「四方向等載荷」的原因。現有的四方向等載荷滾動直線導軌副產品均是四條滾道。滾珠直徑相同情況下，雙圓弧四方向等載荷滾動直線導軌副與單圓弧四方向等載荷滾動直線導軌副比較，前一種承載能力大，但施加預加載荷後，前一種摩擦力急劇增加，即前、後兩種各有優、缺點，都需要進一步改進。
發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足之處，提供一種承載能力大、摩擦力小、滾道精度高的四方向等載荷滾動直線導軌副。本發明的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，包括導軌(1)、滑塊(2)、 設在滑塊體內的返向通道(23)、滾珠(3)、安裝在滑塊兩端的返向器(4、42)、保持器(51、 52、53)、防塵端蓋(61)和底密封片(62)，導軌(1)外側與滑塊(2)內側分別設有圓弧狀凹槽，兩種凹槽組成滾道，返向器(4、42)上有連接返向通道(23)與滾道的返向槽，所說的導軌(1)外側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(11)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(12)，滑塊 (2)內側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(21)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(22)，導軌(1) 外側的四條單圓弧凹槽(11)和滑塊(2)內側的四條單圓弧凹槽(21)形成四條單圓弧滾道， 導軌(1)外側的兩條雙圓弧凹槽(12)和滑塊(2)內側的兩條雙圓弧凹槽(22)形成兩條雙圓弧滾道。優選地，所說的導軌(1)外側和滑塊(2)內側的每個單圓弧凹槽(11、21)的半徑相等，每個單圓弧凹槽(11、21)的圓弧半徑略大於滾珠(3)的半徑，滾珠與導軌(1)外側的每個單圓弧凹槽(11)、滑塊(2)內側的每個單圓弧凹槽(12)分別只有一點接觸，兩接觸點的連線與水平方向成45度。所說的導軌(1)外側和滑塊(2)內側的每個雙圓弧凹槽(12、22)的半徑相等，每個雙圓弧凹槽(12、22)均是由兩條等半徑的的1/4圓周組成，每個雙圓弧凹槽(12、22)的圓弧半徑略大於滾珠(3)的半徑，滾珠與導軌(1)外側的每個雙圓弧凹槽(12)、滑塊(2)內側的每個雙圓弧凹槽(22)分別有兩點接觸，兩接觸點的連線與水平方向成45度。所說的四條單圓弧滾道與滾珠(3)之間是過盈配合；所說的兩條雙圓弧滾道與滾珠(3)之間是零間隙配合。本發明的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，具有下列技術效果1)具有雙圓弧滾動直線導軌副的承載能力大，檢驗兩凹槽圓弧的中心距精度易保證的優點，又克服了其在施加預加載荷後，摩擦力急劇增加的缺點；2)還具有了單圓弧滾動直線導軌副摩擦力小的優點，又克服了其承載能力較小的缺點。

圖1是本發明的結構示意圖；圖2是1/4圓周的單圓弧滾道形式，DF型示意圖；圖3是1/4圓周的單圓弧滾道形式，DB型示意圖；圖4是1/2圓周的單圓弧滾道形式，DF型示意圖；圖5是雙圓弧形式滾道示意圖；圖6a、圖6b、圖6c、圖6d是單圓弧四方向等載荷滾動直線導軌副承載情況示意圖；圖7a、圖7b、圖7c、圖7d是雙圓弧四方向等載荷滾動直線導軌副承載情況示意圖；圖8a、圖Sb、圖Sc、圖8d是本發明的滾動直線導軌副承載情況示意圖；圖9是本發明的滾動直線導軌副橫截面剖視圖；圖10是圖9的K-K旋轉剖視圖。
具體實施方式
如圖1、圖9、圖10所示，本發明的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，包括導軌(1)、滑塊(2)、設在滑塊體內的返向通道(23)、滾珠(3)、安裝在滑塊兩端的返向器 (4、42)、保持器(51、52、53)、防塵端蓋(61)和底密封片(62)，導軌(1)外側與滑塊(2)內側分別設有圓弧狀凹槽，兩種凹槽組成滾道，返向器(4、42)上有連接返向通道(23)與滾道的返向槽，所說的導軌(1)外側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(11)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(12)，滑塊(2)內側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(21)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽 (22)，導軌(1)外側的四條單圓弧凹槽(11)和滑塊(2)內側的四條單圓弧凹槽(21)形成四條單圓弧滾道，導軌(1)外側的兩條雙圓弧凹槽(12)和滑塊(2)內側的兩條雙圓弧凹槽 (22)形成兩條雙圓弧滾道。導軌(1)外側和滑塊(2)內側的單圓弧凹槽(11、21)的半徑相等。導軌(1)外側和滑塊(2)內側的雙圓弧凹槽(12、22)的半徑也相等，每個雙圓弧凹槽(12、22)均是由兩條等半徑的1/4圓周組成。導軌(1) 一端外側的上、下單圓弧凹槽(11)的圓心分別在A及B，A與B在高度方向的距離為Zd，滑塊一端內側的上、下單圓弧凹槽(21)的圓心分別在C及D，C與D在高度方向的距離為Zk，Zd不等於Zk。每個單圓弧凹槽(11、21)的圓弧半徑略大於滾珠(3)的半徑，因此滾珠(3)分別與每個單圓弧凹槽(11、21)的圓弧只有一點接觸，這兩個接觸點的連線叫載荷作用線。Zd減Zk的差值可是正(圖1中Zd大於Zk)，可是負，但應保證載荷作用線與水平方向成45度。在兩單圓弧凹槽(11、21)圓心的高度距離中間，是導軌(1)外側及滑塊(2)內側的兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(12、22)，它們合起來組成了兩條雙圓弧滾道，每個雙圓弧凹槽(12、22)均是由兩條等半徑的的1/4圓周組成，1/4圓周的半徑略大於滾珠(3)的半徑， 組成每個雙圓弧凹槽(12、22)的兩條1/4圓周的圓心在高度方向上有一個距離，以保證上述每個雙圓弧凹槽(12、22)的兩條1/4圓周在45度處都與滾珠(3)接觸，即滾珠(3)與雙圓弧凹槽(12)或(22)是兩點接觸，與雙圓弧滾道是四點接觸，上述每個雙圓弧凹槽(12)或 (22)能夾住標準量棒，檢驗兩凹槽中心距的精度得到保證，並且通過兩接觸點的載荷作用線與水平方向成45度。適當選擇滾珠(3)的尺寸，使四條單圓弧滾道與滾珠(3)之間是過盈配合，施加預加載荷；在兩條雙圓弧滾道與滾珠(3)之間是零間隙配合，不施加預加載荷，這樣就不會出現滾珠(3 )與滾道是四點接觸，摩擦力急劇增加的情況。如圖8a、圖Sb、圖Sc、圖8d所示，當載荷加在滾動直線導軌副上時，雙圓弧滾道中滾珠(3)與單圓弧滾道中滾珠(3)—樣，在與水平成45度的方向上承受載荷。這種結構形式保證了在垂直向上、垂直向下，水平向右，水平向左四個方向上，分別只有一個方向的載荷作用時，均有四條實線箭頭，這表示均有四排滾道內的滾珠(3)承受載荷，各方向承載能力相等，與圖6a、圖6b、圖6c、圖6d、圖7a、圖7b、圖7c、圖7d相比較，承受載荷的滾珠(3) 增加兩排。如圖10所示，當滑塊(2)相對導軌(1)作直線運動時，返向器(4、42)迫使滾珠(3) 通過返向器上的返向槽(41)及滑塊體內的返向通道(23)返向，實現了滾珠(3)在滾道上的循環滾動，使滑塊(2)與導軌(1)之間形成滾動摩擦。同時作用在滑塊(2)上的載荷經過滾珠(3)傳遞到導軌(1)上。滑塊(2)上安裝有保持架(51、52、53)，以保證滑塊(2)從導軌 (1)取下時，滾珠(3)不會從滑塊(2)上掉下來，滑塊(2)兩端還安裝有防塵端蓋(61)、底密封片(61)和潤滑油嘴(未繪出)，它們起密封潤滑作用。
權利要求1.一種承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，包括導軌(1)、滑塊(2)、設在滑塊體內的返向通道(23)、滾珠(3)、安裝在滑塊兩端的返向器(4、42)、保持器(51、52、53)、 防塵端蓋(61)和底密封片(62)，導軌(1)外側與滑塊(2)內側分別設有圓弧狀凹槽，兩種凹槽組成滾道，返向器(4、42)上有連接返向通道(23)與滾道的返向槽，其特徵在於，所說的導軌(1)外側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(11)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(12)，滑塊 (2)內側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(21)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(22)，導軌(1) 外側的四條單圓弧凹槽(11)和滑塊(2)內側的四條單圓弧凹槽(21)形成四條單圓弧滾道， 導軌(1)外側的兩條雙圓弧凹槽(12)和滑塊(2)內側的兩條雙圓弧凹槽(22)形成兩條雙圓弧滾道。
2.根據權利要求1所述的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，其特徵在於， 所說的導軌(1)外側和滑塊(2)內側的每個單圓弧凹槽(11、21)的半徑相等，每個單圓弧凹槽(11、21)的圓弧半徑略大於滾珠(3)的半徑，滾珠與導軌(1)外側的每個單圓弧凹槽 (11)、滑塊(2)內側的每個單圓弧凹槽(12)分別只有一點接觸，兩接觸點的連線與水平方向成45度。
3.根據權利要求1所述的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，其特徵在於， 所說的導軌(1)外側和滑塊(2)內側的每個雙圓弧凹槽(12、22)的半徑相等，每個雙圓弧凹槽(12、22)均是由兩條等半徑的的1/4圓周組成，每個雙圓弧凹槽(12、22)的圓弧半徑略大於滾珠(3)的半徑，滾珠與導軌(1)外側的每個雙圓弧凹槽(12)、滑塊(2)內側的每個雙圓弧凹槽(22)分別有兩點接觸，兩接觸點的連線與水平方向成45度。
4.根據權利要求1所述的承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，其特徵在於， 所說的四條單圓弧滾道與滾珠(3)之間是過盈配合；所說的兩條雙圓弧滾道與滾珠(3)之間是零間隙配合。
專利摘要本實用新型提供了一種承載能力大的四方向等載荷滾動直線導軌副，包括導軌(1)、滑塊(2)、設在滑塊體內的返向通道(23)、滾珠(3)，導軌(1)外側與滑塊(2)內側分別設有圓弧狀凹槽，兩種凹槽組成滾道，導軌(1)外側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(11)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(12)，滑塊(2)內側有四條半徑相等的單圓弧凹槽(21)和兩條半徑相等的雙圓弧凹槽(22)。本實用新型具有下列技術效果1)具有雙圓弧滾動直線導軌副的承載能力大，檢驗兩凹槽圓弧的中心距精度易保證的優點，又克服了其在施加預加載荷後，摩擦力急劇增加的缺點；2)還具有了單圓弧滾動直線導軌副摩擦力小的優點，又克服了其承載能力較小的缺點。
文檔編號B23Q1/01GK201953814SQ201020686889
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者周建偉, 周越魁, 許東生, 趙建東 申請人:江蘇瑞安特機械集團有限公司