CN105041868A - 一种直线导轨副及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直线导轨副及其加工工艺，属于直线导轨副技术领域。本直线导轨副，包括滑块本体，其特征在于，本体呈凹字形，本体底部开有导轨槽，本体上端面开有安装槽，在导轨槽两侧内壁分别设有两条支撑滚珠的呈弧形的负荷沟槽，导轨槽的底部两边角为圆弧倒角，导轨槽的开口端设有台阶，本直线导轨副的加工工艺，包括以下步骤：准备原材料；割头；轧头；磨头；抛光；磷化；皂化；拉拔。本直线导轨副的负荷沟槽采用独特的类双圆弧结构，承受冲击载荷和重载荷作用时，承载接触区增大，提高了系统的刚度；本直线导轨副的加工工艺在拉拔时一次成型节，省了后续的多道加工工序，节约成本和人力以及生产时间。
Description
技术领域
本发明属于直线导轨副技术领域，涉及一种直线导轨副及其加工工艺。
背景技术
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。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，主要表现为：品种少、产量小、滚珠易磨损，使用寿命低，噪音大。传统的滑动导轨组装不容易并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，传统直线导轨的机床由于摩擦阻力大，所需的动力源及动力传递机构比较大型，机床耗能明显，不符合目前节能降耗要求。
滑块是滚动直线导轨副的重要组成元件。滑块毛坯型材是滚动直线导轨生产必备的原材料。滑块所用材料为滚动轴承钢(GCr15),是一种专用高碳合金钢。其主要特点是：高强度，高硬度，高耐磨性。从型材制造的角度看，其含碳量高，强度高，塑性差，很难精确成形。滑块制造过程中有严格的热处理要求，对原材料的球化组织结构有很高的要求，必须达到3级球化标准。传统的滑块毛坯型材成型工艺为热轧或热挤成型。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种直线导轨副及其加工工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种直线导轨副，包括滑块本体，其特征在于，本体呈凹字形，本体底部开有导轨槽，本体上端面开有安装槽，在导轨槽两侧内壁分别设有两条支撑滚珠的呈弧形的负荷沟槽，所述导轨槽的底部两边角为圆弧倒角，导轨槽的开口端设有台阶。
所述导轨槽一侧壁的负荷沟槽与另一侧壁对应的负荷沟槽处于同一水平线上。
采用以上结构，保证导轨槽两侧壁上对应的负荷沟槽在工作时，受到的负荷相同，避免其中一侧负荷沟槽受到的负荷变大，加快本直线导轨副的损坏，提高其使用寿命。
所述同一侧壁的两条负荷沟槽的中心间距为1.5mm-3mm。
同一侧壁的两负荷沟槽的中心间距要大于负荷沟槽的直径长度，避免位于上下负荷沟槽内的两滚珠相互触碰，导致滚珠无法正常工作。
所述台阶为直角台阶，台阶的深度为0.8mm-1mm。
采用以上结构，是为了使导轨槽与导轨更好配合，提高工作效率。
所述负荷沟槽为半圆弧结构，其半径为1mm-1.3mm。
负荷沟槽的半径与滚珠的半径相互匹配，导轨上具有与负荷沟槽形成圆形通道的沟槽，滚珠位于圆形通道内。
所述圆弧倒角的半径为0.2mm-0.4mm。
与导轨槽的底部两边接触的导轨具有与圆弧倒角相互匹配的倒角，降低间隙，提高精度及稳定性。
所述负荷沟槽和滚珠之间的接触角度为45°。
采用以上角度，使得负荷沟槽上下左右方向负载的承受能力刚性均匀。
本发明还提供了一种直线导轨副的加工工艺，包括以下步骤：
A、准备原材料：采用材料为GCr15的方钢棒材，长度为5m-10m；
B、割头：用手持切割机切割方钢棒材的一端部，使端部保持扁平状，端部割头的长度为20cm-30cm；
C、轧头：用轧头机对扁平状的端部进行轧制作业，使其能通过拉拔模具；
D、磨头：用打磨机磨去扁平端部的毛刺；
E、抛光：用抛光机去除方钢棒材表面氧化物；
F、磷化：对方钢棒材进行磷化处理，使其表面产生冷加工润滑用磷化膜，单位面积上膜重4-10g/m2；
G、皂化：对方钢棒材进行皂化处理，使方钢棒材表面形成硬脂酸锌,起润滑作用；
H、拉拔：采用拉拔机加工，拉拔机上的模具采用钨钢制造，一次成型，得到半成品。
在所述步骤H中，拉拔机为连续冷拉拔机。
在所述步骤H后，还需要对半成品进行退火处理。
与现有技术相比，本直线导轨副的负荷沟槽采用独特的类双圆弧结构，具有较好的静刚度、摩擦力特性、预加载荷、误差均化能力等性能指标；将滚珠和负荷沟槽之间的接触度设定为45度，使上下左右方向负载的承受能力刚性均匀；承受冲击载荷和重载荷作用时，承载接触区增大，提高了系统的刚度。另外本直线导轨副的负荷沟槽负载的承受能力均匀，间接提高了使用寿命，降低行进过程中的噪音，同时直线导轨副的工作精度及效率也得到了相应的提高。
本加工工艺在拉拔时一次成型，无需经过加工中心的车铣及精加工，拉拔模具采用钨钢制造，可对直线导轨副的负荷沟槽直接进行拉拔成型。节省了后续的多道加工工序，节约成本和人力以及生产时间。
附图说明
图1是本直线导轨副的主视图。
图中，1、本体；2、导轨槽；3、安装槽；4、负荷沟槽；5、圆弧倒角；6、台阶。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本直线导轨副，包括滑块本体1，其特征在于，本体1呈凹字形，本体1底部开有导轨槽2，本体1上端面开有安装槽3，在导轨槽2两侧内壁分别设有两条支撑滚珠的呈弧形的负荷沟槽4，负荷沟槽4为半圆弧结构，其半径为1mm。负荷沟槽4的半径与滚珠的半径相互匹配，导轨上具有与负荷沟槽4形成圆形通道的沟槽，滚珠位于圆形通道内。负荷沟槽4和滚珠之间的接触角度为45°。采用以上角度，使得负荷沟槽4上下左右方向负载的承受能力刚性均匀。
导轨槽2的底部两边角为圆弧倒角5，圆弧倒角5的半径为0.2mm。与导轨槽2的底部两边接触的导轨具有与圆弧倒角5相互匹配的倒角，降低导轨槽2底部与导轨的间隙，提高精度。
导轨槽2的开口端设有台阶6。台阶6为直角台阶6，台阶6的深度为0.8mm。台阶6的设置是为了使导轨槽2与导轨更好配合，提高工作效益。
导轨槽2一侧壁的负荷沟槽4与另一侧壁对应的负荷沟槽4处于同一水平线上。保证导轨槽2两侧壁上对应的负荷沟槽4在工作时，受到的负荷相同，避免其中一侧负荷沟槽4受到的负荷变大，加快本直线导轨副的损坏，提高其使用寿命。
同一侧壁的两条负荷沟槽4的中心间距为1.5mm。同一侧壁的两负荷沟槽4的中心间距要大于负荷沟槽4的直径长度，避免位于上下负荷沟槽4内的两滚珠相互触碰，导致滚珠无法正常工作。
本直线导轨副的加工工艺，包括以下步骤：
A、准备原材料：采用材料为GCr15的方钢棒材，长度为5m；
B、割头：用手持切割机切割方钢棒材的一端部，使端部保持扁平状，端部割头的长度为20cm；
C、轧头：用轧头机对扁平状的端部进行轧制作业，使其能通过拉拔模具；
D、磨头：用打磨机磨去扁平端部的毛刺；
E、抛光：用抛光机去除方钢棒材表面氧化物；
F、磷化：对方钢棒材进行磷化处理，使其表面产生冷加工润滑用磷化膜，单位面积上膜重4g/m2；
G、皂化：对方钢棒材进行皂化处理，使方钢棒材表面形成硬脂酸锌,起润滑作用；
H、拉拔：采用拉拔机加工，拉拔机上的模具采用钨钢制造，一次成型，得到半成品。
在步骤H中，拉拔机为连续冷拉拔机。在步骤H后，还需要对半成品进行退火处理。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了本体1、导轨槽2、安装槽3、负荷沟槽4、圆弧倒角5、台阶6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种直线导轨副，包括滑块本体(1)，其特征在于，本体(1)呈凹字形，本体(1)底部开有导轨槽(2)，本体(1)上端面开有安装槽(3)，在导轨槽(2)两侧内壁分别设有两条支撑滚珠的呈弧形的负荷沟槽(4)，所述导轨槽(2)的底部两边角为圆弧倒角(5)，导轨槽(2)的开口端设有台阶(6)。
2.根据权利要求1所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述轨槽一侧壁的负荷沟槽(4)与另一侧壁对应的负荷沟槽(4)处于同一水平线上。
3.根据权利要求2所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述同一侧壁的两条负荷沟槽(4)的中心间距为1.5mm-3mm。
4.根据权利要求3所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述台阶(6)为直角台阶(6)，台阶(6)的深度为0.8mm-1mm。
5.根据权利要求3所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述负荷沟槽(4)为半圆弧结构，其半径为1mm-1.3mm。
6.根据权利要求5所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述圆弧倒角(5)的半径为0.2mm-0.4mm。
7.根据权利要求5所述的一种直线导轨副，其特征在于，所述负荷沟槽(4)和滚珠之间的接触角度为45°。
8.一种直线导轨副的加工工艺，包括以下步骤：
A、准备原材料：采用材料为GCr15的方钢棒材，长度为5m-10m；
B、割头：用手持切割机切割方钢棒材的一端部，使端部保持扁平状，端部割头的长度为20cm-30cm；
C、轧头：用轧头机对扁平状的端部进行轧制作业，使其能通过拉拔模具；
D、磨头：用打磨机磨去扁平端部的毛刺；
E、抛光：用抛光机去除方钢棒材表面氧化物；
F、磷化：对方钢棒材进行磷化处理，使其表面产生冷加工润滑用磷化膜，单位面积上膜重4-10g/m2；
G、皂化：对方钢棒材进行皂化处理，使方钢棒材表面形成硬脂酸锌,起润滑作用；
H、拉拔：采用拉拔机加工，拉拔机上的模具采用钨钢制造，一次成型，得到半成品。
9.根据权利要求8所述的一种直线导轨副的加工工艺，其特征在于，在所述步骤H中，拉拔机为连续冷拉拔机。
10.根据权利要求8所述的一种直线导轨副的加工工艺，其特征在于，在所述步骤H后，还需要对半成品进行退火处理。
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