一、 概述
在直線傳動領域中，直線導軌副一直是關鍵性的產品，目前已成為各種機床、數控加工中心、精密電子機械中不可缺少的重要功能部件。隨著直線導軌副應用的範圍日益擴大，使技術提升和產品細分已經成為必然趨勢，高速化與環保化已經成為直線導軌副的發展方向。為了適應各種機床設備對其直線導軌副的耐衝擊性、較高的剛度、運行順暢度、適當摩擦力等要求，合理選擇直線導軌副是必須首先解決的技術問題。本文將主要介紹如何正確選用直線導軌副。
二、 常用結構
按照滾珠在導軌和滑塊之間的接觸牙型對直線導軌副進行分類，主要有歌德式（Gothic Type）牙型和圓弧式牙型（如圖一所示）。
歌德式也稱作兩列式，圓弧式也稱作四列式。由於圓弧式牙型其接觸角（垂直於迴轉軸線的直線與滾珠中心和溝槽接觸點連線的夾角）在傳動中易變動，產生間隙與側向力變動，安裝容易。而歌德式牙型其接觸角能保持不變，剛性也比較穩定。一般而言直線導軌的常用結構以這兩種類型為主。兩者主要區別如下表所示。
三、 主要性能指標
通常，直線導軌副的選用必須根據使用條件、負載能力和預期壽命選用。但由於直線導軌的壽命分散性較大，為了便於選用直線導軌副，必須先清楚以下幾個重要概念。
額定壽命：所謂額定壽命是指一批相同的產品，在相同的條件及額定負荷下，有90%未曾發生表面剝離現象而達到的運行距離。直線導軌副使用鋼珠作為滾動體的額定壽命，在基本動額定負荷下為50km。
基本動額定負荷（C）: 所謂基本動額定負荷是指一批相同規格的直線導軌副，在負荷方向和大小均等的狀態下，經過運行50km后，90%的直線導軌其滾道表面不產生疲勞損壞（剝離或點蝕）時的最高負荷。基本靜額定負荷(Co): 所謂基本靜額定負荷是指在負荷方向和大小均等的狀態下，在受到最大應力的接觸面處，鋼珠與滾道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬分之一時的靜負荷。
由於在機械加工方面的精度要求愈來愈高，使得對加工機械上的重要零組件直線導軌的精度等級劃分也越來越細。精度等級：一般直線導軌副的精度分為普通級、高級、精密級、超精密級和超高精密級五種。主要檢測指標一般有三個，一是滑塊C面對滑軌A面的平行度，二是滑塊D面對滑軌B面的平行度（如圖二所示），三是行走平行度，所謂行走平行度是指將直線導軌固定在基準座平面上，使滑塊沿行程行走時，導軌與滑塊基準面之間的平行度誤差。
不同的精度等級對應滑軌的行走平行度誤差如下面的圖三所示。
預壓力：所謂預壓力是預先給予鋼珠負荷力，利用鋼珠與珠道之間負向間隙給予預壓，這樣能夠提高直線導軌的剛性和消除間隙。按照預壓力的大小可以分為不同的預壓等級。如台灣上銀公司（HIWIN）提供六種標準預壓，預壓力從有間隙到0.13C不等。C值為動額定負荷。詳細的預壓力數值和應用範圍如表一所示。
四、 直線導軌副的選用
通常，直線導軌副的選用必須根據使用條件、負載能力、和預期壽命選用。所謂使用條件主要是指應用何種設備、精度要求、剛性要求、負荷方式、行程、運行速度、使用頻率、使用環境等因素。根據條件選擇對應的合適產品系列。各個直線導軌的生產廠家都對其產品進行了合適的系列劃分。如台灣HIWIN公司的直線導軌主要分為HG系列、LG系列、AG系列、MG系列等。具體的選用過程可以參考下面的順序.
在選用的過程中可以根據計算結果隨時返回到前面的步驟進行重新選擇和設定。計算滑塊最大負荷時要確認選用的直線導軌靜安全係數應該超過推薦表中所列值（見表二）。如果所選用的直線導軌副剛性不足，可以提高預壓力，加大選用尺寸或增加滑塊數來提高剛性。
靜安全係數定義為靜額定負荷與工作負荷的比值。
值得提到的是兩列歌德式結構的直線導軌副能承受各個方向的力和力矩，在輕負載或中負載應用場合較多，尤其在側向力負載較大時。而四列圓弧式結構的直線導軌在重負載或超重負載應用場合較多，圓弧型有吸收裝配面誤差的能力。但若有衝擊負載的情況發生時，宜選用歌德型結構的直線導軌副。
五、 結束語
產品對使用者而言，講究的是適用性與可靠性。不論是歌德型結構還是圓弧型結構都有其適用的應用環境。隨著直線導軌副的應用範圍日益擴大，新技術也在快速的發展，高速化和環保化將是兩項重要的發展課題。如何結合開發技術與理論，提升產品水平，製造出適合線性傳動領域需求的直線導軌副，將是我們不斷努力的方向。（全文完）
