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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1. 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的工作原理
滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、滾動(dòng)體、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過(guò)淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。
滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉蚴够瑝K與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得：動(dòng)、靜摩擦力之差很小，隨動(dòng)性極好，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后的時(shí)間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。
導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機(jī)械性能。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造[1]。
直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng).直線軸承主要用在自動(dòng)化機(jī)械上比較多,像德國(guó)進(jìn)口的機(jī)床,紙碗機(jī),激光焊接機(jī)等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的.像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上,滑塊-使運(yùn)動(dòng)由曲線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。新的導(dǎo)軌系統(tǒng)使機(jī)床可獲得快速進(jìn)給速度，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，快速進(jìn)給是直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)。直線導(dǎo)軌與平面導(dǎo)軌一樣，有兩個(gè)基本元件；一個(gè)作為導(dǎo)向的為固定元件，另一個(gè)是移動(dòng)元件。由于直線導(dǎo)軌是標(biāo)準(zhǔn)部件，對(duì)機(jī)床制造廠來(lái)說(shuō)．唯一要做的只是加工一個(gè)安裝導(dǎo)軌的平面和校調(diào)導(dǎo)軌的平行度。當(dāng)然，為了保證機(jī)床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多數(shù)情況下，安裝是比較簡(jiǎn)單的。作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上。與平面導(dǎo)軌比較，直線導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀，比平面導(dǎo)軌復(fù)雜，復(fù)雜的原因是因?yàn)閷?dǎo)軌上需要加工出溝槽，以利于滑動(dòng)元件的移動(dòng)，溝槽的形狀和數(shù)量，取決于機(jī)床要完成的功能。例如：一個(gè)既承受直線作用力，又承受顛覆力矩的導(dǎo)軌系統(tǒng)，與僅承受直線作用力的導(dǎo)軌相比．設(shè)計(jì)上有很大的不同[2~3]。
直線導(dǎo)軌的移動(dòng)元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)，而用滾動(dòng)鋼球。因?yàn)闈L動(dòng)鋼球適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)、摩擦系數(shù)小、靈敏度高，滿足運(yùn)動(dòng)部件的工作要求，如機(jī)床的刀架，拖板等。直線導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件(導(dǎo)軌)的基本功能如同軸承環(huán)，安裝鋼球的支架，形狀為“v”字形。支架包裹著導(dǎo)軌的頂部和兩側(cè)面。為了支撐機(jī)床的工作部件，一套直線導(dǎo)軌至少有四個(gè)支架。用于支撐大型的工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個(gè)。機(jī)床的工作部件移動(dòng)時(shí)，鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動(dòng)，把支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€(gè)鋼球上，從而延長(zhǎng)直線導(dǎo)軌的使用壽命[4]。為了消除支架與導(dǎo)軌之間的間隙，預(yù)加負(fù)載能提高導(dǎo)軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，預(yù)加負(fù)荷的獲得．是在導(dǎo)軌和支架之間安裝超尺寸的鋼球。鋼球直徑公差為±20微米，以0.5微米為增量，將鋼球篩選分類，分別裝到導(dǎo)軌上，預(yù)加負(fù)載的大小，取決于作用在鋼球上的作用力。如果作用在鋼球上的作用力太大，鋼球經(jīng)受預(yù)加負(fù)荷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致支架運(yùn)動(dòng)阻力增大。這里就有一個(gè)平衡作用問(wèn)題；為了提高系統(tǒng)的靈敏度，減少運(yùn)動(dòng)阻力，相應(yīng)地要減少預(yù)加負(fù)荷，而為了提高運(yùn)動(dòng)精度和精度的保持性，要求有足夠的預(yù)加負(fù)數(shù)，這是矛盾的兩方面工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼球開(kāi)始磨損，作用在鋼球上的預(yù)加負(fù)載開(kāi)始減弱，導(dǎo)致機(jī)床工作部件運(yùn)動(dòng)精度的降低。如果要保持初始精度，必須更換導(dǎo)軌支架，甚至更換導(dǎo)軌。如果導(dǎo)軌系統(tǒng)已有預(yù)加負(fù)載作用。系統(tǒng)精度已喪失，唯一的方法是更換滾動(dòng)元件。
導(dǎo)軌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，力求固定元件和移動(dòng)元件之間有最大的接觸面積，這不但能提高系統(tǒng)的承載能力，而且系統(tǒng)能承受間歇切削或重力切削產(chǎn)生的沖擊力，把作用力廣泛擴(kuò)散，擴(kuò)大承受力的面積。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，導(dǎo)軌系統(tǒng)的溝槽形狀有多種多樣，具有代表性的有兩種，一種稱為哥待式(尖拱式)，形狀是半圓的延伸，接觸點(diǎn)為頂點(diǎn)；另一種為圓弧形，同樣能起相同的作用。無(wú)論哪一種結(jié)構(gòu)形式，目的只有一個(gè)，力求更多的滾動(dòng)鋼球半徑與導(dǎo)軌接觸(固定元件)。決定系統(tǒng)性能特點(diǎn)的因素是：滾動(dòng)元件怎樣與導(dǎo)軌接觸，這是問(wèn)題的關(guān)鍵[5]。
2. 直線導(dǎo)軌的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
（1）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國(guó)外生產(chǎn)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的廠商主要集中在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)及日本等國(guó)家。國(guó)內(nèi)在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的制造方面還處于初始階段，與國(guó)外相比，仍有差距，主要表現(xiàn)為：品種少、產(chǎn)量小、使用壽命低，噪音大，加工工藝也不如國(guó)外先進(jìn)。以廣東凱特精密機(jī)械有限公司、南京工藝裝備制造廠為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)，正在努力縮小這種差距，他們的部分產(chǎn)品已經(jīng)具有國(guó)際先進(jìn)水平。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的發(fā)展趨勢(shì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的新類型、新功能目前在不斷涌現(xiàn)，并正在向組合化、集成化、高速、低噪音、智能化方向發(fā)展。
(2)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
THK公司采用滾珠保持架與滾珠構(gòu)成一體，保持滾珠平穩(wěn)的進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，消除了滾珠間的相互摩擦，開(kāi)發(fā)了噪聲低、免維修、壽命長(zhǎng)、速度可達(dá)300m/min的超高速直線運(yùn)動(dòng)的SSR導(dǎo)軌副，并已開(kāi)始推廣。該導(dǎo)軌副實(shí)現(xiàn)了100m/min運(yùn)動(dòng)速度下噪聲小于50dB，摩擦波動(dòng)幅度減少到以往產(chǎn)品的1/5。另外，通過(guò)了一次加油脂2cm3，運(yùn)行2800km的試驗(yàn)。今后帶滾珠保持架的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副將逐漸成為高檔數(shù)控機(jī)床選用的主流[6~9]。
HIWIN智慧型PG系列直線導(dǎo)軌，PG系列整合線性滑軌及編碼器于一體，大幅增加空間效益。 兼具線性滑軌高剛性及磁性編碼器高精度之優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)藏式尺身及感應(yīng)讀頭，不易受外力破壞。 訊號(hào)感應(yīng)屬非接觸性，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)。 可做長(zhǎng)距離之量測(cè) (磁性尺身部份可達(dá)30m)。量測(cè)特性，不因含油、水、粉塵及切削屑之惡劣工作環(huán)境而改變;另對(duì)震動(dòng)、噪音及高溫之環(huán)境亦可勝任。 分辨率佳。 安裝容易[10~12]。
（3）新材料制造的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副
由于用戶要求的多樣化及使用環(huán)境的不同，出現(xiàn)了用新材料制造的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。例如，采用不銹鋼制作的產(chǎn)品，其導(dǎo)軌軸、滑塊、鋼球、密封端和保持器均采用不銹鋼材料制作，而反向器采用合成樹(shù)脂，故耐腐蝕性提高。對(duì)于要求高溫和真空用途時(shí)，反向器可以采用不銹鋼材。此外，用陶瓷材料制造的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副將會(huì)得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
目前，在惡劣環(huán)境即高粉塵濃度、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高腐蝕場(chǎng)合使用直線導(dǎo)軌還有一定的局限性。但隨著直線導(dǎo)軌技術(shù)的日益完善，以及直線導(dǎo)軌具有高速性與控制性等諸多突出的優(yōu)點(diǎn)，以及豐富的類型和功能，可以預(yù)期，此機(jī)構(gòu)作為一個(gè)功能部件將越來(lái)越多地用在數(shù)控機(jī)床等機(jī)械設(shè)備上[13~15]。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
2.1 本課題主要研究和解決的問(wèn)題是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
鋼球沿著LM軌道和LM滑塊上經(jīng)過(guò)精密研磨加工的4列滾動(dòng)面進(jìn)行滾動(dòng)；通過(guò)組裝
LM滑塊上的回球器,使鋼球列循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
LM滑塊采用保持板將鋼球保持住,因此即使從LM軌道中抽出LM滑塊,鋼球也不會(huì)脫落（HSR8、10和12型除外）。
為使LM滑塊上的4個(gè)作用方向（徑向、反徑向和側(cè)向）均具有相同的額定載荷，各
鋼球列被設(shè)計(jì)成按接觸角45°配置，因此無(wú)論何種姿勢(shì)都可以使用。并且因能施加均等的預(yù)壓，從而既能一邊維持較低的磨擦系數(shù)，又加強(qiáng)了4個(gè)方向的剛性。同時(shí),因斷面高度低,并且對(duì)LM滑塊進(jìn)行了高剛性設(shè)計(jì),從而能獲得穩(wěn)定的高精度直線運(yùn)動(dòng)。
該圖中：①和⑧為保持板 ②為L(zhǎng)M滑塊 ③為端蓋板 ④為末端密封墊片 ⑤為油嘴 ⑥為側(cè)面密封墊片 ⑦為內(nèi)部密封墊片（配件） ⑨為鋼球 ⑩為L(zhǎng)M軌道
2.2 本課題采用的研究手段
（1) 通過(guò)查閱關(guān)于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌等方面的書籍和文獻(xiàn)資料等，理解滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的工作原理，各部分構(gòu)造，對(duì)所設(shè)計(jì)部分有了一定認(rèn)識(shí)。綜合資料整理出所設(shè)計(jì)部分的工作原理綜合查閱的資料和以上工作原理，對(duì)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行一定改造，使之更為合理，簡(jiǎn)單。
(2) 利用Auto CAD來(lái)繪制滾動(dòng)直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖。
(3)考慮滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷、直線導(dǎo)軌壽命、工作負(fù)荷、摩擦力、潤(rùn)滑等因素對(duì)它帶來(lái)的影響。
3.計(jì)劃安排
(1)全面了解該課題，查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，了解滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的發(fā)展現(xiàn)狀，完成開(kāi)題報(bào)告。
(2)全面掌握滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的基礎(chǔ)知識(shí)，了解高速機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌的要求，了解直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，分析總結(jié)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的發(fā)展方向。
(3)完成滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)。
(4)完成研究總結(jié)及完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
報(bào)告表明，該同學(xué)近期查閱了許多相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的基本知識(shí)有了一定的掌握，對(duì)其主要產(chǎn)品特點(diǎn)，重要的技術(shù)及其應(yīng)用均有了解，因而文獻(xiàn)綜述比較詳細(xì)和全面。
提出的設(shè)計(jì)方案略顯粗糙，希望近期加以細(xì)化。
同意開(kāi)題。
指導(dǎo)教師：
2016 年 3月 22日
所在系審查意見(jiàn)：
同意開(kāi)題
系主任：
2016 年 3 月 22日