摘　要：直线导轨因其反应灵敏，安全简单，高承载性，结构明朗等优点一直以来作为最为常见的导轨选择出现在精密的机床中。超精密的机床是由导轨运动系统和主轴运动系统组成的，其中导轨系统的作用是极其重要的，而直线导轨最为常用导轨，它的性能和精度直接决定着机床的整体性能。本文对导轨精度以及影响导轨精度的因素进行了分析，并列举了几个适当的方法提高导轨的精度。

　　关键词：导轨刚度；导轨精度；因素
精密性加工技术是现代高科技工业产品发展的基础和关键。如何提高仪器的精密度已经不只是工业企业寻求技术突破追求企业利润的简单目标，更是提升国家尖端技术和国防工业核心竞争力参与国际竞争的重要保障。超精密加工技术依托于精密性的机床建设，因此导轨在超精密机床力就起着至关重要的承载和导向作用^[1]。机床各部件之间的几何关系都是以精密导轮来实现的，因为高精度的直线导轮既保障了机床运作时部件之间的几何关系又保障了机床的运行精度。
1　导轨精度和影响导轨精度的因素
1.1导轨的精度
衡量导轨精度比较重要指标主要有导轨的导向精度和几何精度。其中导轨导轨之间的垂直度和平行度以及导轨在平面中的直线度都直接决定着导轨的几何精度；而导轨的导向精度则比较复杂，导轨的物理性质、组成结构和工艺材质都将决定导轨的导向精度。总的来说，导轨的几何精度和导向精度是由导轨的材料和直线度来决定的。
1.2影响导轨精度的因素
（1）导轨的直线度。导轨的直线度的标准一般是用其误差数值来体现的，指的是被测单位与理想单位之间的偏差量。理想单位的选择是非常严格的，需要尽可能的按照规定的最小条件来选择。国家所制定的标准规定GB/T1182-1996表明直线度的公差和误差必须是相对应的。
（2）导轨的刚度。由于机床在工作工程中的高速运转，导轨直接就会产生摩擦和碰撞从而导致导轨会由于受力会产生接受变形、自身变形或者局部变形。所以导轨的平面平整度、导轨的载荷能力、导轨的材质选定和结构布局都要严格符合设计标准，一旦导轨发生变形，那么精度就会受到影响，一点点微小的误差都将成为蝴蝶效应进而发生巨大的量变，最后影响工业制成品的性能和精度^[2]。
（3）导轨表面的粗糙度。导轨表面的粗糙度通常是由导轨的硬度和材料决定的，在选择导轨制作生产的时候要根据实际情况需要选择合理适用的制作材料，减少最后可能影响到导轨精度的可能性。其中导轨材料的加工方法和后续处理方法也将极大程度的影响导轨生成的最终效果。
（4）导轨的结构类型。导轨的安装布局和导轨自身的结构外形都直接影响着机床的各项精度指标。最直接的影响到机床的定位和重复定位。
2　直线导轨设计
（1）主要零部件设计。设计超精密机床的导轨系统要先了解机床整体的布局和导轨性能的指标。首先要根据机床主轴的大小来确定上溜板的尺寸，然后根据行程和运动关系来确定导轨及滚柱度，接着确定滚柱的大小、数量、位置及保持架的设计，紧接着要根据滚柱的情况来设计传动系统、光栅尺系统、限位机构设计、电机连班设计和防护结构。在设计传动系统的时候又要注意选电机、电机座设计、轴承座设计、选用轴承、丝杠设计、螺母连板设计^[2]。完成这一系列设计在确定标准之后要进行零件减重设计力求达到既标准又简单的整理设计理念，最后才能进行装配检查。经过如此繁琐的一系列的程序之后，导轨的零部件设计才算完成。
（2）导轨体与溜板连接设计。导轨与溜板的连接是整个导轨系统的关键所在，连接度的高低直接决定了整导轨系统的性能指标。导轨体是通过滚柱来实现与溜板的连接的，滚柱之间的保持架必须进行紧密的等距分布才能做到完美连接，此外滚柱和保持架由于机床在高速运动中必须产生高速运动，所以要固定好滚柱和保持架使其只能维持直线运动的运动需要。通过在保持架上安装定位长挡块作为挡板的设计来防止上排滚柱在运动时发生左右偏移。
（3）导轨及滚柱长度设计。由于精密性的要求，符合安装要求和导轨最大位移量的条件下应该尽可能的减小导轨及滚珠的长度。
（4）滚柱大小、数量设计。直径越大的滚柱体具有越大的承载能力，所以在设计过程中在安装结构符合条件的前提下增加滚柱直径和滚柱数量都能够提高滚柱体的承载能力，而且增大滚柱体的直径还有利于提高导轨的接触刚度并且减少了导轨的摩擦阻力。滚柱的数量也是有讲究的，太多容易降低滚动体的刚度，太少又会降低导轨的承载能力。
（5）传动系统设计。导轨传动系统是导轨运行平稳性和精度的集中体现。设计时，为了减少比例影响可以适当改变导轨的刚度或者电动机、丝杠、导轨、丝杠螺母、溜板直接的连接。
（6）滚珠丝杠设计。滚柱丝杠在设计过程中要选择合适的型号和精度等级，不同型号的滚柱丝杠有着不同的长度和直径，长度和直接的不同将影响丝杠轴的支撑方式^[3]。此外还要注意连接螺母的类型选择，滚珠丝杠的螺母有很多种类，一般是由内部钢球的循环方式来决定的。
（7）导轨其他装置设计与机床总装。在完成零部件的设计后，还要注意机床的限位和位移反馈，通过模拟试验来检查设计的导轨系统是否能够成功使用^[4]。
3　结束语
机床的性能决定了机床技术的发展水平，而机床的发展水平则是反应国家现代化程度和科技水平的重要标尺。导轨系统作为整个机床系统的核心部分，导轨系统的重要程度是不言而喻的，提高导轨精确度是提升机床精密性的关键所在也是唯一手段，随着技术的发展和成熟，对于在精密机床中广泛应用的导轨的要求也在不断提高，既要求导轨有着极高的精度，还要求其具备不俗的刚度以保障导轨抵抗变形的能力。导轨技术的进步突破将为整个制造业提供巨大的经济价值提升制造业的核心竞争力。本文对直线导轨进行设计、分析及研究，通过理论研究指出导轨精度和影响导轨精度的因素，为了在导轨设计和制成过程之中能够采取科学有效的措施来避免误差从而提高导轨的精确度。
参考文献：
[1]袁哲俊，王先奎.精密和超精密加工技术[M].第2版.北京：机械工业出版社，2007：2-5.
[2]张伯霖，黄晓明，范梦吾.高速机床进给系统的发展趋势[J].组合机床与自动化加工技术，2002（10）：32-35.197-202.
[3]李圣怡，戴一凡.精密和超精密机床设计理论与方法[M].长沙：国防科技大学出版社，2009：1-10.