在我们的日常生活中，任何物体在空间的运动都必须被引导，否则只会落到地板上。通往办公室的滑动门、线性平台上的移动滑块或铣床的防护门都是导向运动的例子。导轨的主要功能是限制给定运动物体的自由度。今天我们将讨论一般工业中使用的线性导轨。随着市场上各种各样的产品，线性导轨现在是许多预算都负担得起的。
直线导轨可分为两类：接触式直线导轨(导轨与滑块有物理接触时)和非接触式导轨(两个部件没有接触时)。两者最大的区别是接触导轨的磨损及其必要的维护。
1.接触直线导轨
1.1.带有滚柱轴承的直线导轨
有几种带滚柱轴承的线性导轨：平滚柱导轨、哥特式拱形导轨和V形导轨。这些导轨适用于任何类型的导向运动，确保易用性、经济性和低维护成本(见图1)。这种系统的一个主要特点是它们的鲁棒性，因为肮脏的环境不会影响它们的良好运行。另一个特征是它们的对准，因为它们的安装表面不需要精确，也就是说，它们接受不对准，这简化了工作台设置以及安装和调整过程。它们的维护成本也很低，因为即使导轨润滑不够，它们仍然工作得比较好。缺点包括精度低，刚性差，维修后很休闲裤，在动态应用中使用寿命短，因为高加速度阻碍了滚轮的正确运动。由于其转动惯性，滚子在表面上滑动而不是滚动，从而在起点和制动点造成额外的磨损。
图1:带滚柱轴承的线性导轨。
1.2.直线球轴承导轨
由于安装简单，这种导轨现在很受欢迎。不同制造商之间尺寸的标准化使它们易于互换。此外，他们的交货时间和价格是非常有竞争力的。
目前，循环直线滚动导轨有两种类型：衬套导轨(需要圆柱形校准杆)和带挡块的滚珠导轨，这两种导轨被机器制造商更广泛地使用。这类导轨的优点包括承载能力、更高的刚性、出色的精度和更长的使用寿命(见图2)。组装这些导轨很容易，因为它们的紧凑尺寸意味着它们不会占用安装工作台上太多的空间。一个有趣的选择是球链：这是一个分隔器，确保块中的球不会相互接触，从而减少噪音、磨损和维护。建议将导轨用于高速应用，尤其是高达100 m/s的高加速度应用。2。有不同的涂层选项和多种快门类型，适用于要求苛刻的应用，如食品工业。它们的缺点包括需要将系统安装在精确的工作台上。如果不能保证这一点，涉及两个平行导轨的应用可能导致阻塞或具有强阻力的滑动；其实不能忘记，保养是关键，没有油脂的循环滚珠导轨会因为过早磨损而无法正常工作。线性导轨：循环滚珠导轨
图2:循环滚珠导轨。
1.3.线性滚柱导轨
至于这种类型的导轨，有两个子类：棱柱块导轨和交叉滚子导轨。前者在机床应用中很常见。由于其刚性和准确性，循环滚珠轴承导轨在最苛刻的机械化应用中具有优异的性能。它们易于安装和调整，因此在重型机械制造商中非常受欢迎。缺点是如果要对齐两条平行的导轨，需要非常精确的工作台。此外，工作速度不得超过2m/s(见图3/4)。
交叉滚子导轨以其最小的“滑杆”效应而闻名。没有百叶窗，允许电阻小于1N。为了防止滚轮打滑，有的厂家提供链条，保证滚轮与导轨同步运动。这些类型的导轨通常用于0-300mm之间的短行程应用，与其他轴承导轨一样，它们需要高精度的工作台进行安装。安装是一个微妙的问题，因为它们需要从导轨的一侧通过高精度的调整进行精细调整。不正确的调整可能会由于过度预张紧而导致过早磨损。
线性导轨
线性导轨：交叉滚柱导轨
照片3/4:直辊导轨：棱柱块导轨
1.4.摩擦导轨
这些可能是工程史上最古老的指南。现在由于现代合成材料，这种类型的导轨种类很多，成本很低。这些导轨通常适用于运动不大的系统，如版式调整。当在有污垢、灰尘或其他腐蚀性元素的环境中工作时，一些制造商的解决方案变得不那么坚固。然而，这种导轨在低速时具有优异的性能。它们的负载能力很高，并且与接触面成正比，这意味着在重负载下需要扩大表面。聚合物摩擦导轨的另一个优点是不需要任何维护，因为它可以干工作。事实上，油脂的存在可能会导致过早磨损。有些缺点与摩擦本身有关：大多数情况下，摩擦系数高于0.2，需要建立更大的操作机构，因为摩擦过程中损失了五分之一的力。摩擦导轨不能设计用于高速应用，因为它们磨损很快。这些导轨显示出一定程度的间隙，如果补偿，结果是更多的摩擦和进一步磨损(见图5)。
直线导轨：摩擦导轨
图5:摩擦导轨。
2.非接触式导轨，无需磨损或维护。
2.1空气轴承
从摩擦学的角度来看，这种类型是最简单的。块体悬浮在表面上方，因此摩擦系数为10-7，加速度高达300 m/s2，非常适合动态应用。另一大优势是精度：如果安装台的表面精度很高且平整。这些导轨的运动精度非常高。空气压力可以从5巴变化到6巴，它可以用于当今几乎每一个工业领域(见图5)。在此压力下，该块以约2-5微米的速度悬浮在表面上方。这种导轨最广为人知的优点是它不需要任何维护，因为没有实际的磨损。这使得导轨能够承受最恶劣的工作条件。我们可以将重点放在具有非常短的行程，甚至只有几微米的运动，以及高频率和高动态运动的测试机的应用上。在这些缺点中，我们可以强调需要一个完全平坦的表面，没有粗糙度(这意味着它必须定期校正)，在温度和变形方面也是稳定的。直线导轨：空气轴承。
图6:空气轴承。
2.2.静压导轨
这种类型的导轨在机械工具应用中非常流行。导轨和滑块之间的空间充满了一层薄薄的油。好像是用来做摩擦导向的，但是没有物理接触。这项技术需要良好的安装表面和精确的调整，以确保正确的操作。它是一种无磨损的高精度导轨。它最明显的优势就是成本高，市场报价低，这让它在很多工程师和OEM厂商中相当默默无闻(见图7)。
直线导轨：静压导轨。
图7:静压导轨。
2.3电磁传导
这种导轨是根据磁悬浮原理工作的。存在不同的排斥极，这解释了导轨和滑块之间的间隙不变，也就是说运动物体是磁性悬浮的。这些轨道通常用于洁净室或真空应用，其他类型的轨道不被接受。这种导轨最大的缺点就是价格，远高于其他类型的导轨(图8)。
