CN101235847B - 一种直线滚动滑块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种直线滚动滑块，包括设在滑块内的滚动钢珠，内凹形滑块两侧内壁上横向设上下两条平行的滚道槽，内凹形滑块两侧内壁上横向设有与所述上下两条滚道槽相对接的滚道腔。制造方法：包括将圆钢棒料热锻压成方形坯体；将方形坯体铣削加工成交角端面相互垂直，相对面相互平行的六面体；并进行六面平磨加工达到平行度和基准定位精度要求；对六面体进行电火花线切割加工成内凹形滑块体；对内凹形滑块体内两侧的上下两条平行的半圆弧滚道槽进行高速研磨。使钢珠在滚道槽内不但能高速运行不阻滞，且在长期运行中不发生磨损，不产生摩擦热。摩擦系数可降为原来的50分之1，瞬时速度提高10倍，采用双列式滚道槽，可大大提高运载负荷，达到运行平稳，延长使用寿命。

Description

一种直线滚动滑块及其制造方法

技术领域

本发明涉及直线滚动滑块及其制造方法。

背景技术

传统的直线滑块，如与直线方导轨相配套的滑块座多以面接触滑动为主，导轨面与滑块面的滑动磨擦阻力和磨擦系数都很大，如果高速运行容易产生磨擦热，使运动滑块快速升温，长时间高温高速运行影响使用寿命。在加注润滑油时，各滑动面由于油膜的逆流作用和润滑不充分情况下，会导致运行轨道接触面磨损严重，从而影响工作精度和运动的平稳性。CN100348353C提出一种直线滚珠导轨的滚动滑块制造方法，由线切割的方法来实现滚动滑块滚道的过滚动体轴中心位置切割，使滚道开口尺寸小于滚动体的尺寸来保持滚动体在滚道中滚动而不脱落，无须滚动体保持装置。该方法虽然无须滚动体保持装置，但使线切割的实际精度和粗糙度达不到实际使用要求，因此在加速或负载运行时在短时间就使滚道的表面粗糙度增加，使滚珠在高低不平的滚道中滚动，造成磨擦阻力急剧增加，如果高速运行容易产生磨擦热，使动滑块快速升温，长时间高温高速运行严重影响使用寿命。因此这种制作方法仍然未解决在长时间高温高速运行影响使用寿命和稳定性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于降低直线滚动滑块的运行的摩擦阻力和减少摩擦系数达到提高直线滚动滑块的运行速度和稳定性。

本发明针对要解决的技术问题提出一种直线滚动滑块及其附件的制造方法以适应提高直线滚动滑块的运载负荷，从而延长工作寿命。

本发明的直线滚动滑块，包括设在滑块内的滚动钢珠，其特征在于内凹形滑块两侧内壁上横向设上下两条平行的半圆弧滚道槽，内凹形滑块两侧内壁上横向设有与所述上下两条滚道槽相对接的滚道腔；所述两滚道腔的平行垂直度在0.05mm之内，粗糙度在1.6之内；所述上、下两条滚道槽的平行度达到±0.02mm，精度公差±0.005mm，表面粗糙度达到0.4以内。

与所述的直线滚动滑块相配的附件包括钢球、保持片、转向盖、密封盖和进油嘴，钢球设在滚珠槽与滚珠通道腔内，转向盖安装在滚动滑块两端面上，内有滚珠转向的圆弧形二个滚道腔，一个腔与滑块凹形体内的滚道腔相对应连接，另一腔与凹形滑块内侧的滚道槽相连接，钢球从滑块体的滚道腔内可通过转向盖运行到内凹形滑块内侧的滚道槽内，达到周而复始的循环运行。塑料保持架为3片，1片设在滚动滑块内凹形底面与两边下面滚道相对应，2片设在滑体凹形两侧上与两内侧滚道槽相对应，保证钢球在滚道槽中运行，保证钢球定向滚动而不外掉的保持作用。密封盖设在转向盖外端面上，以防止尘污进入和润滑油外流的密封作用。

一种直线滚动滑块的制造方法，其特征包括以下步骤：

①、将圆钢棒料热锻压成方形坯体，并对其进行球化退火处理；

②、将经过上述球化处理的方形坯体铣削加工成交角端面相互垂直，相对面相互平行的六面体，并对其进行六面平磨加工；

③、对已六面平磨加工的六面体进行钻铰滚道腔，使两滚道腔的平行垂直度在±0.05mm以内，内表面粗糙度在1.6以内，并对其下底面和左右端面钻攻螺纹紧固连接孔；

④、对经过以上加工的六面体进行整体真空无氧化淬火热处理；

⑤、对已经过真空无氧化热处理的六面体再进行精平面磨，达到各对应面平行度在±0.01mm作基准定位，精度公差在±0.005mm，并对其进行表面喷砂处理；

⑥、对已进行精平面磨达到平行度和基准定位精度要求的六面体进行电火花线切割加工成内凹形滑块体，其内两侧产生上下两条平行的半圆弧滚道槽，上下两半圆弧滚道槽的平行度达到±0.02mm；

⑦、对上述内凹形滑块体内两侧的上下两条平行的半圆弧滚道槽进行高速研磨，公差精度在±0.005mm内，滚道槽表面粗糙度0.4以内。

上述方法的技术效果，从热锻压圆钢棒料成方形坯料，既是增加材料的紧密度以增加运动惯性和平稳性，从而可提高运行速度。增加材料紧密度也是提高方形坯体内部结构性能以利于加工出光滑平面和光洁度好的滚道腔，因此热段压球化热处理和无氧热处理为提高内腔外表面研磨好的光洁度作准备。进行平面精磨达到各对应平行度在±0.01mm以内，基准精度在±0.005mm为下工序的进行准备基础。对滚道槽进行高速研磨加工、精度公差在±0.005mm内，滚道槽表面粗糙度达到0.4以内，使钢珠在滚道槽内不但能高速运行不阻滞，且能在长期运行中不发生磨损，不产生磨擦热，本发明产品的摩擦系数可降低为原来的50分之1，由于摩擦系数小，其瞬时速度能比原有速度提高10倍，在长期运行中发热量小、升温低，不易磨损，能长期保证运动精度，由于采用双列式滚道槽，钢球与直线导轨上下接触稳固精密，可大大提高运载负荷，达到运行平稳，延长使用寿命的目标。

附图说明

图1为一种直线滚动滑块示意图，图中1为滚动滑块，2为紧固孔，3为滚珠通道腔，4为内凹框，5为滚道槽，7为线切割丝，8为磨头，9为磨轴。

图2为滑块体加工流程图，a为热锻压方形体，b为铣表面和钻铰孔，c为线切割内凹框和滚道槽，d为磨光滚道槽。

具体实施方式

金属滑块体制造方法：

金属滑块体加工流程图2所示，滑块体采用上钢五厂优质轴承钢制造，该材料机械强度大、耐磨耐冲击力高，通过热处理硬度能达到HRC60℃以上，是制造滑块体的最佳材料。

首先对轴承钢圆棒料按热锻压规格公差要求，在切割机上落料，并在热锻前把落下的断料放在炉子里加温到1000℃左右，每段料保温到料红透后进行锻压。锻压采用专用模具在150T至200T锻压机上锻压成方形坯体块。锻压用专用模具材料采用5crMnMo，因其耐热和抗振性能好，使用寿命长而耐用。

对锻压成型毛坯通过球化退火处理，具体实施把方形坯体放到退火炉中后，把炉温升高到HRC750℃，保温5小时后再以每小时冷却＜50℃，温度降到500℃时出炉自然冷却。这样材料硬度从原来HBS200℃左右降到HBS130℃左右，这样便于下工序切削加工，内部组织状态有了良好改善，大大减少了变形、开裂倾向，也达到了延长使用寿命的目标。

通过球化退火处理的坯体进行机械加工，采用XQ6225万能铣床铣削加工成任意交角端面相互垂直，相对面相互平行的六面体，放有精加工余量的公差尺寸达到+0.15mm左右。表面质量要求无麻点隔杂的表面缺陷，并对六面棱边采用倒角机进行倒角加工，角度按标准规定加工。

接下对铣削加工后的六面体采用M7130平面磨进行磨削加工，加工到公差为+0.05mm，垂直平行度为±0.02mm，各表面粗糙度为0.8以内。

对平磨后六面体采用精密钻攻夹具，选用XK5025数控立式铣钻床进行钻铰滑块体内对应滚道腔，使两滚道腔的平行垂直度在±0.05mm以内，粗糙度1.6以内，能使滚珠在滚道腔内顺畅无阻滞直线运行。

接下对滑块体底面和端面上紧固联接孔采用规定钻夹具选用通用立式钻攻机床进行一次性钻攻完成，公差精度达到±0.05mm，攻丝后不能发生破牙滑牙等缺陷，使产品能正确安装到规定位置上。

经以上加工后的六面体在转入精加工之前，还进行一次整体真空无氧化热处理淬火，淬火炉子为真空型炉子。为防止淬火变形采用专用工位器具进行合理摆放，再到炉子中有序堆放，淬火温度为800～850℃，淬火冷却介质为清洁专用淬火油，淬火后再经200℃保温回火，时间2～3小时。

通过以上热处理滑块体整体硬度可达到HRC60～63℃，产品硬度和变形系数达到了规定要求以内，这样保证以下精密加工能顺利进行。

对热处理淬火后的立方滑块体进行精平磨，采用M7130H精平磨以保证各对应面平行度在±0.01mm以内，精度公差在±0.005mm以保证下工序加工的基准准备。

六面体经精磨加工后，为达到表面防腐性能和表面机械强度，并使表面整体统一美观，采用DJ9060表面喷砂机对六面体进行表面喷砂处理。

对六面体进行电火花线切割加工成凹形及两侧的各二条半圆弧型滚道槽的滑块体，该工序也是重点工序，采用铣削加工达不到精度要求，必须采用精密的DM7140型电火花机床进行电火花加工，由于上工序基准定位面精度高，加上机床精密度好，加工后的二滚道槽平行度达到±0.02mm，能保证圆度放研磨加工余量+0.05mm左右，为研磨工序打下了良好基础。

本工序主要对电火花机床加工后表面粗糙度及精度还有一定的差距，因此再进行精研磨，由于余量少、精度高，采用精密HE-74型数显专用滚道研磨床，该磨床磨头采用2.4万转的变频调速电子轴，安装特殊专用研磨头，该研磨头为定制双层特殊专用研磨头，材料为微晶刚玉粉粒制造，其粒度为200～250粒/CM²，磨头硬度为L级，该材料硬度高，耐磨性强，磨粒粘着力强，因此保证了在高速运行中能长时间保持不变形。对各滚道槽进行高速研磨加工，加工中的采用精密专用夹具，这样加工后精度公差保证在±0.005mm内。滚道槽表面粗糙度达到0.4以内，使钢球在滚道上不但高速长期运行中不发生磨损和有阻滞等缺陷出现。对加工用研磨头采用专用修正器进行修正，该修正器是特殊定制的，与产品滚道槽可相吻合形状，修正体材料为淬过火的轴承钢为内体，表面修正磨头的材料为人造金刚石粉沫体，用特殊工艺粘附在修正体表面上，修正器转速为3000～3500/min，通过修正器修正后研磨头加工可达到高精度滚道槽要求，这样研磨头保持长期研磨公差精度不变。对研磨后的对应滚道槽内径测量采用精密专用分级圆弧测量芯棒，对其相对应滚道平行性和圆弧型公差进行测量，并根据钢球规值选配好相对应滑块体。

塑料转向盖与保持片的制造方法：

为保证转向盖内过渡滚道能顺利从滑块滚道腔端面过渡到滑块侧面的滚道槽内，因此对转向盖加工采用工程塑料优质聚甲醛树脂，该原料硬度和强度比其它塑料高，收缩性少，成型率高，价格适中，是理想的注塑原料。

同时注塑件以模具精度保证产品质量，特别是转向盖内两滚道件是精度高主要零件，因此模具的型腔及型芯材料选用强度大，表面耐热耐磨耐腐蚀性好，模子淬火变形少的3Gr3W8V合金模具钢制作专用精密模具。注塑机虽吨位不大但采用精密型塑料注塑成型机加工，这样零件的质量保证满足配套需求。

密封盖的制造方法：

密封盖是保护滚珠在滑块内滚道和导轨滚道直线运行中不使杂物进入滚道中，使润滑剂不向外泄漏，并与导轨接触磨擦起保护导轨副作用。

因此选耐油耐磨损的丁腈橡胶为原料，由专用热压模具在橡胶压制机上进行压铸成型，然后通过去边整形检查达到合格要求。

直线滚动滑块组件各零件准备到位，即可对其进行组装。工艺过程简述如下：

滑块组件由金属滑块体1个，塑料转向盖2个，并有转向块2个，保持片底面1片，保持片侧面2片，橡胶密封盖2个，油嘴1个，钢球若干粒，内六角螺丝4件等组成。以上零件到位后，可进行以下装配。

把加工成型金属滑块体、塑料转向盖、保持架、密封盖等进行清洗洁净处理，然后对滑块体采用精密分级测量芯棒进行精密分选，分选后的滑块体与相对配的同类规值滚珠摆放同一位置，其它零件有通用性，各用专用盒放存便于取存以便装配。

把滑块体的一端与转向盖组件进行配合，并在转向盖端面盖上密封盖，用内六角螺丝紧固牢。

在滑块凹面上的四条滚道上安装上保持片，一片在凹型底面，二片在凹型两侧上并与紧固的一端转向盖相吻合牢固。

把相配的钢球分别从未上转向盖一端的各滚道槽和滚道腔中放钢球，并装满。

对装满钢球后，滑块另一端同样安装塑料转向盖及密封盖，然后把内六角螺丝紧固牢。

最后在一端旋上油嘴体，装配基本结束。

对组装的滑块组件用标准型导轨或专用检测量块对滑块组件的要求公差进行检验测量，如发现过松或过紧超差未达到标准要求的，采用调整钢球公差规值来达到最佳配合，最终达到100％合格成品为目的。

Claims (5)

1.一种直线滚动滑块的制造方法，其特征包括以下步骤：

①、将圆钢棒料热锻压成方形坯体，并对其进行球化退火处理；

②、将经过上述球化处理的方形坯体铣削加工成交角端面相互垂直、相对面相互平行的六面体，并对其进行六面平磨加工；

③、对已六面平磨加工的六面体两侧壁之间钻铰上下两条平行的滚道腔，使上下两条滚道腔的平行垂直度在±0.05mm以内，腔内表面粗糙度在1.6以内，并对六面体下底面和左右端面钻攻螺纹紧固连接孔；

④、对经过以上加工的六面体进行整体真空无氧化淬火热处理；

⑤、对已经过真空无氧化淬火热处理的六面体再进行精平面磨，达到各对应面平行度在±0.01mm以内并以此作基准定位，精度公差在±0.005mm，并对其进行表面喷砂处理；

⑥、对已进行精平面磨达到平行度和基准定位精度要求的六面体进行电火花线切割加工成内凹形滑块体，使内凹形滑块两侧内壁上产生上下两条平行的半圆弧滚道槽，上下两半圆弧滚道槽的平行度达到±0.02mm，上下滚道槽的两端与所述上下滚道腔的两端横向相对应；

⑦、对上述内凹形滑块体内两侧的上下两条平行的半圆弧滚道槽进行高速研磨，公差精度在±0.005mm内，滚道槽表面粗糙度0.4以内。

2.根据权利要求1所述的一种直线滚动滑块的制造方法，其特征在于球化退火处理是：把方形坯体放到退火炉中，把炉温升高到750℃，保温5小时后再以每小时冷却＜50℃，温度降到500℃时出炉自然冷却。

3.根据权利要求1所述的一种直线滚动滑块的制造方法，其特征在于整体真空无氧淬火热处理为：淬火炉为真空型炉子，淬火温度为800～850℃，淬火冷却介质为专用清洁淬火油，淬火后再经200℃保温2～3小时。

4.根据权利要求1所述的一种直线滚动滑块的制造方法，其特征在于滚道槽采用双层专用研磨头进行研磨，磨头材料为微晶刚玉粉粒，其粒度为200～250粒/CM²，磨头硬度为L级。

5.根据权利要求4所述的一种直线滚动滑块的制造方法，其特征在于所述双层专用研磨头采用每分钟为2.4万转的变频调速电子轴。

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