LM6UU直线运动滚动轴承结构设计

　　做小型自动化设备的导向结构选型时，LM6UU这类小尺寸直线轴承是绕不开的基础部件，我之前做桌面级点胶机的Z轴导向、小型分拣机构的滑台导向时，都反复用过这个规格的轴承，对它的安装边界和实际工况表现摸得很透。先从实际应用场景说，这类6mm内径的直线轴承，大多用在载荷不大、行程中等的轻载直线运动场合，比如3D打印机的光轴导向、小型检测设备的探针升降导向、非标自动化里的小型推料机构滑座，还有一些桌面级工装的滑动导向部位，它的核心作用是给配套的6mm直径直线光轴提供低阻力的滚动支撑，把滑动摩擦替换成钢球的滚动摩擦，大幅降低运动过程中的阻力，同时保证运动的直线度精度，避免光轴直接和安装孔硬磨导致的部件快速磨损。

　　从功能特性来看，LM6UU属于开放式？不对，是闭式直线球轴承，内部的保持架上均匀排布了多列循环钢球，光轴穿入内孔后，钢球沿着光轴外圆和轴承外套的滚道循环滚动，既能承受径向的载荷，也能在允许的行程范围内做无卡顿的往复直线运动，和同尺寸的铜套导向比，它的运动阻力要小很多，尤其是低速运动的时候不会出现铜套常见的爬行现象，启动阻力也更低，对小扭矩的驱动部件比如小型步进电机、微型气缸来说更友好，不会因为导向阻力过大导致驱动丢步或者推力不足。当然它也有自己的适用边界，不能承受太大的倾覆力矩，如果是悬臂载荷比较大的场合，要么成对使用两个轴承拉开间距，要么换用带法兰的型号，不然钢球会局部受力过大，提前出现点蚀磨损，缩短使用寿命。

　　说回设计思路，这个型号的轴承在建模的时候，首先要卡准核心的安装尺寸，内径是和6mm光轴配合的，名义尺寸6mm，实际和光轴的配合是间隙配合，保证钢球有合适的预压量，既不会卡滞也不会有过大的旷量；外径是标准的12mm，安装的时候对应的安装座孔一般按H7公差加工，压入的时候不能用锤子直接砸外套端面，要用工装压轴承的外圈，避免把外套压变形导致内部钢球卡滞。总长度是19mm，这个长度决定了安装座的最小厚度方向尺寸，要是安装空间特别紧凑，还可以选同内径的短型型号，但常规LM6UU的长度是兼顾导向精度和安装空间的平衡值，两个轴承配对使用的时候，中心距一般建议不小于轴承本身的长度，这样抗倾覆的能力会好很多。建模的时候要注意内部钢球的循环路径，保持架的兜孔位置要和外套的回流槽对齐，钢球的直径一般是2mm左右，排布的时候要保证每一列的钢球都能顺畅循环，不能出现干涉，很多新手建模的时候容易把钢球和保持架、外套的间隙留得太小，实际装配的时候就会出现卡球的问题。另外轴承两端的密封挡圈也不能忽略，它的作用是阻挡外部的粉尘、切屑进入轴承内部的滚道，尤其是在有粉尘的加工环境里用的话，带密封的型号能大幅延长维护周期，要是在洁净环境里用，也可以选不带密封的开式型号，运动阻力会更小一点。

　　实际选型安装的时候还要注意几个边界条件，首先是配套光轴的硬度，一般建议光轴表面硬度在HRC60以上，表面粗糙度Ra0.8以下，要是光轴硬度不够，用不了多久钢球就会在光轴表面压出凹痕，运动的时候就会出现卡顿和异响；然后是润滑，虽然很多这类小轴承出厂的时候已经带了润滑脂，但长期运行的话还是要定期补充锂基润滑脂，不要用黏度太大的润滑油，不然会增大运动阻力，尤其是低温环境下使用的时候，要选对应温度范围的润滑脂，避免低温下脂凝固导致轴承转不动。还有安装的时候要保证两个同轴安装的轴承孔的同轴度，要是两个孔不同轴，光轴穿进去之后轴承会受到额外的径向力，运行阻力会陡增，还会快速磨损，加工安装座的时候最好一次装夹把两个轴承孔镗出来，保证同轴度公差在0.02mm以内，这样装完之后运行才会顺畅。我之前有一次做小型滑台的时候，两个轴承孔是两次装夹加工的，同轴度差了0.05mm，装完之后滑台推起来特别沉，后来重新镗孔才解决问题，这个细节很多新手容易踩坑。另外这个轴承的额定动载荷大概在两百多牛，额定静载荷在三百多牛，选型的时候要算好实际工况的径向载荷，不要超载荷使用，要是冲击载荷比较大的场合，要适当选大一个规格的轴承，不然钢球很容易被冲击载荷压碎，导致整个导向机构失效。

　　从结构细节来看，LM6UU的外套一般是轴承钢材质，淬火处理后硬度足够，保持架常用的有尼龙保持架和金属保持架两种，尼龙保持架的噪音更小，运行更顺畅，适合中低速、低载荷的场合，金属保持架的耐高温性更好，适合环境温度稍高的工况，建模的时候可以根据实际使用场景选择对应的保持架材质对应的结构。另外轴承的外径公差一般是负公差，压入安装座孔之后不会出现外圈滑动的问题，要是间隙太大的话，外圈会在安装孔里跟着窜动，时间长了就会把安装孔磨大，导致导向精度下降。很多人做设计的时候容易忽略轴承的固定，其实压入之后最好在安装座侧面加一个顶丝，轻轻顶住轴承外圈的定位槽，避免轴承在往复运动的时候轴向窜动，尤其是垂直安装的场合，轴向窜动会导致滑台下坠，影响定位精度。