CN102410306B - 线性滑块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种线性滑块及其制造方法，在制造上先提供一设置有多个凹槽的滑块；然后于每一凹槽内形成一沿凹槽延伸的沟渠，使凹槽被沟渠分隔形成两曲面，以藉由沟渠及两曲面分别于凹槽内定义出一非研磨区及一研磨区；最后以研磨工具研磨凹槽，而完成线性滑块的制作。其中，研磨工具接触于研磨区，但并未接触于非研磨区，可减少研磨工具与凹槽之间的磨擦阻力，进而提升研磨速率。

Description

线性滑块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种滑块，特别涉及一种线性滑块及其制造方法。

背景技术

国内业者所产出的工具机其质量优良，近年来深受使用者所肯定，在国际上具有一定地位。工具机的出口产值，当前已达世界第五位；为了强化产品竞争力，提出更为精密与高速运转的技术，乃为必然的趋势。而工具机中的传动机构，更是其核心所在。传动机构的作动有多种方式，其中尤以线性传动系统最为常见。而在各类线性传动系统中，尤以线性滑轨(linear guide)最为常见，而广泛的应用在各类工具机或其它自动化工业生产设备上。

一般线性滑轨系统包括有呈长条动的滑轨以及设置于滑轨上的线性滑块，同时于线性滑块上设置有滑槽及滚珠循环系统。线性滑块是以滑槽套合于滑轨上，并以滚珠循环系统的多个滚珠接触于线性滑块与滑轨之间，使线性滑块可藉由滚珠于滑轨上沿滑轨的中心轴方向往复位移。其中线性滑块设置有用以容置滚珠的回流通道及滚珠通道，回流通道贯穿过线性滑块相对的两侧面，而滚珠通道则是设置在线性滑块的滑槽内的半圆弧型凹槽，多个滚珠是以环绕的方式设置于回流通道与滚珠通道之间。因此，当线性滑块套合于滑轨时，位于滚珠通道内的多个滚珠系接触于滑轨的接触面上，以藉由滚珠通道与滑轨的接触面夹制于线性滑块及滑轨之间，以做为线性滑块相对滑轨滑动的媒介。

目前在线性滑轨的制造上，通常是将滑轨本体经由一连串的粗磨、裁切、锻造成型、外型修整、拉床加工、管孔加工、热处理、外型初磨及研磨加工等工序，在滑轨本体上形成滑槽、回流通道及滚珠通道。其中，由于滚珠通道的功用在于使滚珠可顺畅的在滑轨及线性滑块上移动，因此对于滚珠通道的表面平滑度(或精度)要求非常的严格。于是在最后研磨加工阶段，是以一研磨工具伸入于滑槽内，使滚珠通道与研磨工具相接触，并伴以一定速度精密研磨，以期能获得精细的表面平滑度。

然而，在研磨过程中，由于滚珠通道的内壁面必须完全的接触于研磨工具，使两者间的接触面积过大而存在有相当大的磨擦阻力，因此经常导致研磨工具在滚珠通道内的磨耗速度无法提升。并且，在一段时间的研磨作业后，容易因为研磨工具与滚珠通道的磨擦而产生高温热量，进而减损研磨工具的使用寿命及使线性滑块从滚珠通道的位置产生结构性的崩解。同时，由于研磨工具与滚珠通道的紧密接触，并无法在研磨工具及滚珠通道之间提供适当的降温机制。因此，就目前线性滑块的结构设计上尚有需加以改进之处，以克服上述的问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种线性滑块及其制造方法，藉以改进现有线性滑块在制造上无法提升磨耗速度以及在研磨过程中无法有效提供降温机制的问题。

为了实现上述目的，本发明揭露一种线性滑块，其具有一滑槽，并且于滑槽的相对两侧面分别具有至少一凹槽，此凹槽内具有二曲面及一沟渠，二曲面于凹槽内定义出一研磨区，且沟渠于凹槽内定义出一非研磨区。二曲面具有相同的曲率中心，沟渠设置于二曲面之间并沿凹槽延伸，并且二曲面的曲率中心至沟渠的距离大于二曲面的曲率半径。

为了实现上述目的，本发明还揭露一种线性滑块的制造方法，其步骤包括：提供一滑块本体，此滑块本体具有一滑槽，且滑槽的相对两侧面分别具有至少一凹槽；接着，形成一沟渠于凹槽内，沟渠沿凹槽延伸而使凹槽内形成二曲面，二曲面于凹槽内定义出一研磨区，且沟渠于凹槽内定义出一非研磨区；以及以一研磨工具研磨凹槽，其中凹槽以研磨区接触于研磨工具，且非研磨区闪避过研磨工具，并与研磨工具之间具有一间隙。

本发明的功效在于，线性滑块的凹槽内所设置的沟渠，可减少研磨工具与凹槽之间的接触面积，以提升研磨工具对凹槽的磨耗速率。同时，在研磨过程中，藉由沟渠提供如冷却液或润滑液等冷却流体流通至凹槽内，可对研磨工具及滑块本体提供冷却作用，以避免研磨工具及滑块本体因高温而产生损坏，同时也可进一步的使研磨工具的磨耗速率获得提升。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的组合示意图；

图2A为本发明的第一实施例的线性滑块的平面示意图；

图2B为本发明的第一实施例的线性滑块的局部放大示意图；

图3为本发明的第一实施例的线性滑块的制造流程图；

图4为本发明的第一实施例的形成沟渠开口的流程图；

图5为本发明的第一实施例的凹槽的局部放大示意图；

图6为本发明的第一实施例的研磨工具接触于凹槽的平面示意图；

图7为本发明的第二实施例的线性滑块的平面示意图；

图8为本发明的第二实施例的凹槽的局部放大示意图；

第9图为本发明的第二实施例的形成沟渠开口的流程图。

其中，附图标记

10线性滑块

110滑槽

111凹槽

112第一曲面

113第二曲面

114沟渠

120滚珠循环系统

121滚珠

130回流通道

140滑块本体

20端盖

30供油组件

40线性滑轨

50研磨工具

510磨块

O曲率中心

r曲率半径

L1第一基准线

L2第二基准线

L3第三基准线

L4第四基准线

L5第五基准线

θ23第二基准线与第三基准线之间的夹角

θ24第二基准线与第四基准线之间的夹角

θ34第三基准线与第四基准线之间的夹角

θ35第三基准线与第五基准线之间的夹角

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1、图2A和图2B，本发明第一实施例所揭露的线性滑块10的相对两侧面分别设置有一端盖20，并以其中一端盖20与供油组件30相结合，而连同端盖20及供油组件30套合于线性滑轨40上，并可相对线性滑轨40往复位移。同时在往复位移的过程中，供油组件30提供一油质于线性滑块10上，使线性滑块10与线性滑轨40之间具备有润滑效果。

线性滑块10具有一滑槽110及一滚珠循环系统120，并且于线性滑块10上设置有多个回流通道130，这些回流通道130贯穿过线性滑块10结合有端盖20的相对两侧面。线性滑块10是以滑槽110套合于线性滑轨40，滑槽110内并设置有多个凹槽111，多个凹槽111分别设置于滑槽110内相对的两侧面。并且，在每一凹槽111内具有一第一曲面112、一第二曲面113及一沟渠114，沟渠114是沿着凹槽111延伸设置于第一曲面112及第二曲面113之间，其中第一曲面112及第二曲面113具有相同的曲率中心(center of curvature)O，并且沟渠114凹陷于凹槽111内，使第一曲面112及第二曲面113的曲率中心O至沟渠114的距离大于第一曲面112及第二曲面113的曲率半径r(radius ofcurvature)。

滚珠循环系统120具有多个滚珠121，多个滚珠121环绕于回流通道130及凹槽111之间。并且，位于凹槽111内的滚珠121是以偏心方式设置于凹槽111内，即滚珠121于凹槽111内的中心位置偏离第一曲面112及第二曲面113的曲率中心O，而仅接触于第一曲面112。此外，位于凹槽111内的滚珠121是以圆弧式二点45度-45度(45°-45°)接触的方式分别接触于第一曲面113以及线性滑轨40，使线性滑块10可藉由滚珠121相对线性滑轨40往复位移。同时在往复位移的过程中，可藉由沟渠114的设置，使供油组件30所提供的油质可流通于沟渠114内，并经由沟渠114附着于多个滚珠121上，而提升线性滑块10及线性滑轨40之间的润滑效果。

请参阅图2A、图2B和图3，在本发明第一实施例所揭露的线性滑块10的制造上，首先提供一滑块本体140(S101)，滑块本体140是将一工件(图中未示)经由粗磨、裁切、锻造成型及外型修整(裁切)等机械加工程序而获得。滑块本体140设置有一滑槽110及多个贯穿过滑块本体140的回流通道130，并且于滑槽110内的相对两侧面形成有至少一呈圆弧型的凹槽111。接着，再以拉床或铣床等机械加工方式，藉由拉刀在每一凹槽111内形成一沟渠114(S102)，且沟渠114是沿着凹槽111的方向延伸，使凹槽111受到沟渠114的切割而形成具有相同曲率中心O的第一曲面112及第二曲面113。同时，于凹槽111内以沟渠114定义出一非研磨区以及以第一曲面112及第二曲面113定义出一研磨区。并且，研磨区的面积大小必须在线性滑块10套合于线性滑轨(图中未示)后，仍足以让滚珠121可夹制于第一曲面112与线性滑轨之间。

其中，研磨区的面积大小与非研磨区的面积大小成反比，此是取决于沟渠114于凹槽111的壁面上所形成的开口宽度而定。如图4和图5所示，此沟渠开口宽度的形成方式包含以下步骤：首先以凹槽111的中心(即第一曲面112及第二曲面113的曲率中心O)垂直于滑槽110的相对两侧面的方向，定义出一第一基准线L1(S201)；接着在相对第一基准线L1呈45度角的位置处定义出一第二基准线L2(S202)；然后在第一基准线L1及第二基准线L2之间定义出一第三基准线L3(S203)，且第三基准线L3与第二基准线L2之间具有一小于或等于25度的夹角θ23，例如角度大小为15度或25度的夹角θ23；之后，沿第三基准线L3朝向第一基准线L1的方向定义出一第四基准线L4(S204)，使第三基准线L3与第四基准线L4之间具有一小于或等于70度的夹角θ34，例如角度大小为25度或70度的夹角θ34。其中，第一基准线L1及第三基准线L3之间的角度小于25度。并且，第一基准线L1、第二基准线L2、第三基准线L3及第四基准线L4相交于第一曲面112及第二曲面113的曲率中心O。

在本实施例中，是以第二基准线L2及第三基准线L3之间的角度大小为25度，且第三基准线L3及第四基准线L4之间的角度大小为70度做为举例说明，但并不以此为限。最后，将凹槽111内介于第三基准线L3及第四基准线L4之间的壁面以拉刀方式移除，以形成凹陷于凹槽111壁面的沟渠114(S205)，同时于沟渠114底部形成至少一圆角(R角)；而凹槽111内未被移除的区域即为第一曲面112及第二曲面所定义的研磨区。同时，由于沟渠114是凹陷设置于凹槽111内，使沟渠114至第一曲面112及第二曲面113的曲率中心O的距离大于第一曲面112及第二曲面113的曲率半径r。

请参阅图2、图3和图6，在凹槽111内形成沟渠114后，以一研磨工具50(例如为研磨砂轮)对第一曲面112及第二曲面113进行研磨加工(S103)，使第一曲面112及第二曲面113同时受到研磨砂轮50的精磨而具有相当平滑的表面。在此过程中，当研磨工具50伸入于滑块本体140的滑槽110后，研磨工具50上的磨块510是同时对应伸入于凹槽111内，并接触于第一曲面112及第二曲面113所定义的研磨区。此时，由于非研磨区是凹陷于凹槽111的壁面，使沟渠114可闪避过磨块510而不与磨块510产生接触。因此，在研磨工具50对第一曲面112及第二曲面113进行研磨加工时，藉由凹槽111与磨块510间接触面积的减少，可降低磨块510在凹槽111内的滞留时间以及磨块510磨耗凹槽111时所产生的振动量，并节省至少30％的磨耗时间，进而让研磨作业可以加速进行。此外，在研磨过程中也可藉由沟渠114的设置，将冷却液或润滑液填充于沟渠114中，以降低研磨时所产生的热量及振动量，并进一步的使研磨速度获得提升。

请参阅图7至图9，本发明所揭露的第二实施例与第一实施例在结构上大致相同，两者间的差异仅在于线性滑块10的沟渠114的结构以及沟渠开口宽度的形成方式不同。在本发明所揭露的第二实施例中，沟渠开口宽度的形成方式，是于滑块本体140的凹槽111内分别定义出第一基准线L1(S301)以及在相对第一基准线呈45度的位置定义出第二基准线L2(S302)后，接着在第二基准线L2的相对两侧分别定义出一第三基准线L3及一第四基准线L4，第三基准线L3介于第一基准线L1及第二基准线L2之间(S303)，且第三基准线L3与第四基准线L4分别与第二基准线L2之间具有一小于或等于20度的夹角θ23、θ34，例如角度大小分别为10度或15度的夹角θ23、θ34。然后，沿第三基准线L3朝向第一基准线L1的方向定义出一第五基准线L5(S304)，且第三基准线L3与第五基准线L5之间具有一小于或等于70度的夹角θ35，例如角度大小为25度或70度的夹角θ35。

在本发明的第二实施例中，是以第三基准线L3与第四基准线L4分别与第二基准线L2之间的角度大小为20度，且第三基准线L3及第五基准线L5之间的角度大小为70度做为举例说明，但并不以此为限。最后，将凹槽111内介于第三基准线L3及第五基准线L5之间的壁面以拉刀方式移除，以形成凹陷于凹槽111壁面且具有圆角的沟渠114(S305)，而凹槽111内未被移除的区域即为第一曲面112及第二曲面113所定义的研磨区。相较于第一实施例，由于凹槽111内被移除的壁面面积增加，因此可进一步的缩减研磨区的面积，而增进后续研磨作业的磨耗速率。

本发明的功效在于，线性滑块上用以和线性滑轨夹制滚珠的凹槽内设置有沟渠，使线性滑块的工艺末段的研磨作业时，可藉由沟渠的设置而减少研磨工具与凹槽之间的接触面积，进而可加速研磨作业的进行。此外，除了在前段的研磨程序中，沟渠可在凹槽与研磨工具之间提供一冷却液或润滑液的容置空间，而外，并同时在后段应用于线性滑轨时，沟渠还可在凹槽与滚珠之间提供一油质的流动空间。因此，除了在制造上可缩短线性滑块的研磨时间外，并且在应用上可增进线性滑块相对线性滑轨往复移动的滑动效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种线性滑块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一滑块本体，该滑块本体的滑槽的相对两侧面分别具有至少一凹槽；

形成一沟渠于该凹槽内，该沟渠凹陷于该凹槽壁面，同时于该沟渠底部形成至少一圆角，该沟渠沿该凹槽延伸而令该凹槽内形成二曲面，该二曲面于该凹槽内定义出一研磨区，且该沟渠于该凹槽内定义出一非研磨区；以及

以一研磨工具研磨该凹槽，该凹槽以该研磨区接触于该研磨工具，且该非研磨区闪避过该研磨工具，并与该研磨工具之间具有一间隙，

其中形成该沟渠于该凹槽内的步骤，还包括有：

以该凹槽的中心垂直于该两侧面的方向定义出一第一基准线；

于相对该第一基准线呈45度角的位置定义出一第二基准线；

于该第二基准线的相对两侧分别定义出一第三基准线及一第四基准线，该第三基准线及该第四基准线分别与该第二基准线之间具有一小于或等于20度的夹角，且该第三基准线介于该第一基准线及该第二基准线之间；

于该第三基准线朝向该第一基准线的方向定义出一第五基准线，且该第五基准线与该第三基准线之间具有一小于或等于70度的夹角；以及

移除该凹槽介于该第三基准线及该第五基准线之间的壁面，以形成该沟渠。

2.根据权利要求1所述的线性滑块的制造方法，其特征在于，该第三基准线及该第五基准线之间的该夹角，其角度大小介于25度至70度之间。

3.根据权利要求1所述的线性滑块的制造方法，其特征在于，该沟渠以拉刀方式形成于该凹槽内。

4.一种线性滑块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一滑块本体，该滑块本体的滑槽的相对两侧面分别具有至少一凹槽；

形成一沟渠于该凹槽内，该沟渠凹陷于该凹槽壁面，同时于该沟渠底部形成至少一圆角，该沟渠沿该凹槽延伸而令该凹槽内形成二曲面，该二曲面于该凹槽内定义出一研磨区，且该沟渠于该凹槽内定义出一非研磨区；以及

以一研磨工具研磨该凹槽，该凹槽以该研磨区接触于该研磨工具，且该非研磨区闪避过该研磨工具，并与该研磨工具之间具有一间隙，

其中形成该沟渠于该凹槽内的步骤，还包括有：

以该凹槽的中心垂直于该二侧面的方向定义出一第一基准线；

于相对该第一基准线呈45度角的位置定义出一第二基准线；

于该第二基准线与该第一基准线之间定义出一第三基准线，该第二基准线与该第三基准线之间具有一小于或等于25度的夹角；

于该第三基准线朝向该第一基准线的方向定义出一第四基准线，且该第三基准线与该第四基准线之间具有一小于或等于70度的夹角；以及

移除该凹槽介于该第三基准线及该第四基准线之间的壁面，以形成该沟渠。

5.根据权利要求4所述的线性滑块的制造方法，其特征在于，该第三基准线及该第四基准线之间的该夹角，其角度大小介于25度至70度之间。

6.根据权利要求4所述的线性滑块的制造方法，其特征在于，该沟渠以拉刀方式形成于该凹槽内。

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