新型滾動直線導(dǎo)軌副的多樣化
1. 高速、高加減速滾動直線導(dǎo)軌副的開發(fā)
近年來數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電子機(jī)械裝置等各種機(jī)械的進(jìn)給速度的高速化發(fā)展很快，已經(jīng)提高了2～3倍，而這些機(jī)械中使用的滾動直線導(dǎo)軌副的高速要求更高。滾動直線導(dǎo)軌副實現(xiàn)高速、高加減速的基本要求：①滾動體之間不接觸；②潤滑性能提高，并有長期維持特性；③整列滾動體光滑運(yùn)動；④沖擊力小的循環(huán)機(jī)構(gòu)。
基于以上要求，日本THK公司開發(fā)了SSR導(dǎo)軌副，它采用了以下技術(shù)：
（1）導(dǎo)軌副中采用了滾動體保持器，使?jié)L動體均勻地排列，平穩(wěn)地進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動。這使得SSR導(dǎo)軌副具有噪聲低、免維修、壽命長等特點，并且可進(jìn)行300m/min的超高速直線運(yùn)動。該導(dǎo)軌副實現(xiàn)了100m/min運(yùn)動速度下噪聲小于50dB，摩擦波動幅度減少到以往產(chǎn)品的1/5。另外，通過了一次加油脂2ml，運(yùn)行2800km的無負(fù)載試驗。
（2）自潤滑免維護(hù)裝置。為了使?jié)L動部件能長期穩(wěn)定工作且保持其機(jī)能，潤滑和免維護(hù)要求是十分重要的，為此，日本NSK公司開發(fā)了滾動直線導(dǎo)軌副使用的含有潤滑油的樹脂材料“固形油”的“KI系列潤滑裝置”，裝置中的密封件含有重量比為70％的潤滑油，潤滑油慢慢地溢出而維持長期潤滑能力。
2. 滾柱式滾動直線導(dǎo)軌副的發(fā)展動向
滾柱式滾動直線導(dǎo)軌副有壽命長、剛性高和噪聲小等主要特點。它分為O型和X型兩大類，X型為德國INA公司開發(fā)的新產(chǎn)品。
滾柱式滾動直線導(dǎo)軌副的發(fā)展動向主要是潤滑問題。定期注油是必要的，然而裝置復(fù)雜，成本高。為此，日本Memuson公司獨(dú)立開發(fā)了毛細(xì)管狀的潤滑體安裝在滑塊體內(nèi)，可以實現(xiàn)5年或2萬km的行程而不需維護(hù)。而日本THK公司研制的QZ潤滑器包含具有纖維網(wǎng)及密封件的油池，也使導(dǎo)軌副的潤滑達(dá)到長期免維護(hù)的技術(shù)要求。
3. 帶磁柵測量系統(tǒng)的滾動直線導(dǎo)軌副
Schneeberger公司開發(fā)了名為“monorail”的滾動直線導(dǎo)軌副，它把直線運(yùn)動的導(dǎo)向功能與磁柵—數(shù)顯的位移檢測功能合二為一。磁化鋼帶粘貼在導(dǎo)軌的側(cè)面，而拾取信號的磁頭則與導(dǎo)軌副的滑塊固定并與之同步運(yùn)動。磁柵測量系統(tǒng)的最小分辨率為0.001，精度為0.005，最高移動速度為3m/min。導(dǎo)軌最長可以達(dá)3000mm，每50mm設(shè)一個參考點�！癕onorail”滾動直線導(dǎo)軌副具有以下特點：①結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，占用空間小；②由于測量系統(tǒng)裝在導(dǎo)軌體內(nèi)，顯著地減小了誤差，提高長度測量的準(zhǔn)確性；③把磁柵密封在導(dǎo)軌體內(nèi)，從而增加了測量系統(tǒng)的抗干擾能力。
4. 微型導(dǎo)軌副的開發(fā)
針對醫(yī)療、半導(dǎo)體制造及計量裝置，THK公司開發(fā)了導(dǎo)軌寬度分別為1mm、2mm、4mm等3個型號（長度100mm）標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，具有以下特點：①超小型：LM導(dǎo)軌副系列中斷面尺寸最小的、可靠性高的超微型產(chǎn)品。它滿足設(shè)備重量輕、省空間的要求；②低滾動阻力；③能承受所有方向的載荷；④出色的耐腐蝕性：LM導(dǎo)軌及滾珠均使用馬氏體不銹鋼，耐腐蝕性出色，最適合使用于醫(yī)療器械及清潔車間中。
更加個性化的的研發(fā)
1. 高精度化技術(shù)的發(fā)展
（1）“過渡曲線”的優(yōu)化設(shè)計。
日本學(xué)者通過試驗發(fā)現(xiàn)滾動直線導(dǎo)軌副綱球循環(huán)回路的設(shè)計直接影響到進(jìn)給運(yùn)動中的高頻振動及動摩擦力的變動，動摩擦力的變動頻率與鋼球直徑有關(guān)，表明鋼球在進(jìn)出工作滾道中產(chǎn)生了沖擊摩擦力。
筆者對滾動直線導(dǎo)軌副滑塊循環(huán)回路過渡曲線形式進(jìn)行了探討，以給定間隙的方法，鋼球循環(huán)回路采用圓弧形凹圓柱面溝槽，每個圓柱面的中心線（即砂輪中心軌跡線）采用多段單、雙圓弧樣條曲線，并對其進(jìn)行優(yōu)化。使綱球載荷變化平穩(wěn)連續(xù)無突變，減小了沖擊，從而減小了動摩擦力高頻振動幅值，對于提高精密直線進(jìn)給精度具有重要意義。
（2）導(dǎo)軌安裝螺孔的節(jié)距及螺紋孔的沉孔深度對導(dǎo)軌的下溝槽的精度影響。
為了適應(yīng)各種機(jī)床對導(dǎo)軌的沖擊，滿足工作穩(wěn)定的需求，提高吸震作用，合理的設(shè)計導(dǎo)軌副安裝聯(lián)接螺栓疲勞強(qiáng)度是必要的。日本NSK公司通過試驗，在不同的螺孔安裝節(jié)距及螺紋孔的沉孔深度的情況下，對導(dǎo)軌下溝槽變形量進(jìn)行了測量。
可見導(dǎo)軌安裝螺孔節(jié)距及螺紋孔的沉孔深度對導(dǎo)軌的下溝槽的精度影響較大，選擇合適的導(dǎo)軌安裝螺孔的節(jié)距及螺紋孔的沉孔深度，對提高滾動直線導(dǎo)軌副的精度是非常重要的。
（3）超精密定位裝置的研究。二見茂通過實驗研究，由滾動直線導(dǎo)軌副和直線電機(jī)組成的進(jìn)給裝置實現(xiàn)了1nm級的超精密傳動。同時從理論上分析了滾動直線導(dǎo)軌副在微小位移時的非線性特性為由滾動直線導(dǎo)軌副組成的精密傳動裝置的設(shè)計提供了依據(jù)。
2. 直線運(yùn)動單元
直線運(yùn)動單元實現(xiàn)了將直線運(yùn)動平臺模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，而使用者可以根據(jù)作業(yè)內(nèi)容的需要選擇適當(dāng)?shù)男褪郊靶谐�，組成不同的結(jié)構(gòu)。直線運(yùn)動單元多用于自動化與精密測量中，如XYZ多軸平臺、自動裝配與運(yùn)送系統(tǒng)、半導(dǎo)體制造設(shè)備及光電產(chǎn)品等。
直線運(yùn)動單元連續(xù)使用環(huán)境溫度可達(dá)80℃，短時運(yùn)行溫度可達(dá)100℃。如果所有的力和力矩均在直線運(yùn)動單元的最大值以內(nèi)，則其原則上可安裝在任何位置。直線運(yùn)動單元的進(jìn)給速度最高達(dá)60~90m/min，加速度0.6~2.0g，定位精度達(dá)到20~25 。而未來取代直線驅(qū)動的直線電機(jī)，其進(jìn)給速度可80~200m/min，加速度1~10g以上，定位精度可達(dá)0.5~0.005 （甚至更高）。這樣，對于配套使用的滾動直線導(dǎo)軌副提出了更高的要求。
3. 互換性導(dǎo)軌系列
為了滿足客戶對交貨期要求，加速資金周轉(zhuǎn)降低成本，互換性產(chǎn)品的生產(chǎn)是最佳方式，也就是說可將導(dǎo)軌和滑塊分別制造、庫存，對應(yīng)定貨合同可以從庫存標(biāo)準(zhǔn)品中組織裝配做到短期交貨，另外，互換性產(chǎn)品對客戶的維護(hù)更換也十分方便。為了達(dá)到互換性要求，首先必須精確加工測量溝槽位置尺寸，提高導(dǎo)軌、滑塊的加工精度，另外要加強(qiáng)半成品庫存管理，建全電腦管理體系。更加趨向環(huán)保的綠色化設(shè)計
1. 滾動直線導(dǎo)軌副的噪聲問題得到了較好解決
Yamata 等人研究證明滾動直線導(dǎo)軌副的噪聲產(chǎn)生的主要原因是滾動體與端蓋、滾道之間的碰撞。對于在100～20 000HZ范圍內(nèi)的聲壓級，通過裝入較輕的陶瓷球（Si5 N4）可以降低。通過實測當(dāng)運(yùn)動速度在0.3~1.17m/s范圍內(nèi)，鋼球滾動體的噪聲為60.0～76.9dB，而陶瓷鋼球的噪聲為55～71dB，平均降噪為4.5 dB。
2. 面對綠色環(huán)境保護(hù)的要求
半導(dǎo)體、液晶制造設(shè)備對綠色環(huán)境要求極高，這樣的環(huán)境下，滾動直線導(dǎo)軌副使用真空氟素潤滑劑，因為氟素潤滑劑粉塵的發(fā)生量極少。但是氟素潤滑劑的耐久性及防銹能力不高，高速運(yùn)行時阻力增大，由于以上原因低發(fā)塵的潤滑劑和KI系列組成的密封潤滑件的使用可以得到真空潤滑劑同等的特性。
為了實現(xiàn)綠色環(huán)保的要求及各種各樣的使用要求，防銹能力提高是十分重要的。比如，不銹鋼導(dǎo)軌副，采用馬氏體系不銹鋼材料，具有與一般標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌副相同的額定載荷等機(jī)能。以防銹和防止光反射作用必須對導(dǎo)軌副進(jìn)行表面處理。從防銹機(jī)能，耐久性，成本各方面出發(fā)，推薦采用鍍黑鉻的電解防銹黑色膜表面處理技術(shù)。還可以用氟化低溫噴鍍方法涂上一層氟素樹脂涂料，使防銹性能進(jìn)一步提高，在醫(yī)藥、食品機(jī)械中可以廣泛使用。