直线导轨所用的“NSK K1”，是以润滑为目的，使用单独的复合材料“固态油”开发出的小型供油单元。一直以来，虽有将油、油脂含在树脂中以实现润滑的思路，但至今在直动滚动产品中尚未见应用。
以直线导轨为代表的直动滚动产品，其润滑方法与脂润滑、间歇供油润滑这两种方式有很大区别，且二者在使用上各有特点。
润滑脂会随使用时间增加出现劣化、流出现象，因此必须定期补给；而油润滑不仅需要时不时向油箱添加新油，还必须配备复杂的管线设备。总之，传统润滑方式无法做到完全免维护。
尽管市场早有“免维护设备”的说法，但至今包括直线导轨在内的直动产品始终未能实现免维护。
为满足市场对“免维护”的需求，NSK开发了面向直线导轨的“NSK K1”。最初，该产品以搬送用直动产品为中心，旨在实现轻负荷用途直动产品的免维护，并延长产业机械、木工机械等润滑油消耗快的直动产品的寿命，目前已推向市场。
市场上，不仅搬送用产品，其他机床也面临着免维护、冷却液混入润滑油导致的腐烂发臭等环境问题，以及节能减排等一系列技术需求。为此，NSK后续针对机床用直动产品在高负荷条件下进行了评价试验，结果表明其已达到实用化阶段，成为世界上首个实现产品化的此类直动产品。
将其应用到机床上时，除润滑油供给能力外，在充斥切削粉末、冷却液、异物的环境中的耐久性能也十分重要。
这里，将围绕基于这两点开发的直线导轨用“NSK K1”的基本特性，重点介绍安装“NSK K1”的直线导轨的耐久性能。
“固态油”是以多种不同分子量的聚烯烃树脂为原料构成的新型特殊材料，这些聚烯烃对润滑油具有亲和性。该材料在加热至聚烯烃树脂熔点以上时，具有良好的塑性，这使得含有润滑油的树脂能够加工成任意形状。
“固态油”的代表性机械性能如表1所示，同时还加入了尼龙66（PA66）与丁腈橡胶（NBR）的相关数据。表1中的硬度，因尼龙66与橡胶的评价方法（标度）不同（塑料用罗克韦尔R标度，橡胶用肖氏A标度），无法直接比较，因此一并记入弯曲模量。
“固态油”的性能表现为：由于含有润滑油，其拉伸强度比尼龙66和丁腈橡胶小，硬度（即弯曲模量）介于塑料和橡胶之间。“固态油”成型时，聚烯烃树脂分子处于拉伸状态，在残余应力的作用下，树脂会不断收缩，从而实现润滑油的供给。
如图1所示，通过改变聚烯烃树脂的配比及种类，可控制润滑油的供给量。
直线导轨用“NSK K1”的形状及安装示例如照片1和图2所示。
如图2所示，NSK K1安装在直线导轨端盖外侧的护板与端密封圈之间，其上面设计有一个比安装环直径稍小的孔槽。当安装环插入孔槽时，NSK K1会发生扩展变形，从而紧贴导轨的轨道面，使所含润滑油能够缓慢供给到轨道面与钢球之间。
此外，由于安装环的厚度略大于NSK K1，形成了不会对NSK K1造成约束的结构。因此，即便NSK K1随时间增加发生变形，仍能正常贴紧接触面并供给润滑油。
直线导轨用的NSK K1，其“固态油”根据润滑油与树脂的不同组合可呈现不同特性，此处介绍的这款中润滑油质量占比为70%。 “固态油”的润滑油供给量会随环境温度升高而增加。这是因为温度上升会增强聚烯烃树脂的活性，进而增大润滑油渗出的应力，使得润滑油的供给能力随之提升。 如图3所示，对直线导轨用NSK K1的评价结果清晰地展现了润滑油供给量与环境温度之间的关系。
因此，为了让NSK K1长期保持高性能，其使用温度上限规定为50℃（瞬时温度80℃）。不过，近期实验表明，即使在70～80℃的环境中连续运行，也未出现特别问题。
此外，针对装有NSK K1的直线导轨，仅依靠NSK K1提供的润滑油进行了两组运转实验：一组为持续连续运行，另一组为定期擦掉渗出的润滑油。对比结果显示，后者的润滑油供给量更多（参照图4）。
根据NSK K1所处的环境，相较于干燥状态，多油环境会使润滑油更难渗出。换言之，当直线导轨上有充足油脂时，NSK K1中的润滑油更倾向于留存其中，这是NSK K1的固有性质，也正因如此，其能保持有效的机能。
接下来是关于NSK K1耐化学试剂性的实验：为确认在无机酸、碱性等特殊环境中对NSK K1的影响，将其放入盐酸、硝酸（pH值约1）以及苛性钠（pH值约13）浓度为1mol/L的溶液中浸泡10天，结果如表2所示。在如此强酸或强碱环境中，与置于空气中相比，NSK K1的外观尚可，但润滑剂供给量（质量变化率）存在差异。
此外，一般的冷却液、润滑油、润滑脂等会导致NSK K1变色，但无其他问题；不过，若长时间处于稀释剂等有机溶剂、煤油、含煤油成分的防锈油等环境中，NSK K1所含的润滑油会被置换出来，从而显著丧失润滑性能。
在环境温度40 ℃的条件下，对直线导轨进行运行试验以预测NSK K1的润滑油供给的寿命，润滑油供给量随时间的变化如图5所示。
另外，实验中加速度过程的环境温度会在0℃到60℃之间变化。
当然，虽说温度升高时润滑油的供给量有增大的趋势，但即便供给量超过10%，设备也可以继续运行。
假设一般机器周围的环境温度在40℃左右，本实验便在40℃环境下持续运行，以推测润滑油的供给寿命。
通过最小二乘法求出近似线后可知：连续运行10万小时（达到寿命）后，润滑油供给量的理论值为13%；在1000km处脱脂后，润滑脂供给量的理论值为15%。这表明，若机械每年运转250天，该润滑油可提供16年以上的供给，因此具有绝对充裕的使用寿命。
NSK K1原本的使用方法是与润滑脂一并使用。为确认初期封入的润滑脂干涸后，仅依靠NSK K1提供的润滑油时的运行耐久性，实验采用直线导轨LH30，在搬送装置200m/min的超高进给速度及轻负载条件下进行，结果如图6所示。
结果表明，即便仅使用NSK K1渗出的润滑油，也能实现平稳运行。而且，即便运行过程中出现被有机溶剂脱脂的情况，之后仅依靠NSK K1提供的润滑油，仍能达到10000km以上的运行距离。此外，虽曾担心高速运行下NSK K1会出现磨损，但实验证明，由于润滑充分，完全不存在问题。
接着，用同型号的直线导轨LH30在中等进给速度60m/min且轻负载条件下进行耐久实验，结果如图7所示。即使在运行途中将导轨沟槽进行脱脂，由于NSK K1还会继续提供润滑油，整个运行过程中并无问题。
谈到直线导轨的用途，高负载条件的典型代表是机床引导。这里介绍的耐久试验，是在脂润滑基础上附加NSK K1，旨在实现机床等设备的长期免维护，试验在高负载条件下进行——以直线导轨实际使用中最大负载对应的沟槽最大面压2000MPa为目标，具体试验目的如下：
（1）假定润滑脂劣化后的耐久性（仅依靠NSK K1提供润滑油的耐久试验）
（2）模拟长期使用后NSK K1的耐久性（将NSK K1置于高温环境一段时间，释放部分所含润滑油，模拟使用数年后的状态）
（3）与实际工况一致的耐久试验（在脂润滑基础上附加NSK K1）
（4）与（3）目的相同，在有异物条件下的耐久试验
关于直线导轨NSK K1的装配数量：在高负载条件下，对滑块单侧标配2片及单侧4片的情况均进行了试验。此外，结合近年高速化趋势，耐久试验的运行距离设定为第一阶段3000km、第二阶段5000km。
这些试验中，具有代表性的是试验（1），详情如下（试验（4）的例子详见4.3.1）：
试验样品为直线导轨LY35，采用双滑块样式，2根导轨安装在平台上，运行条件如下：
润滑：仅依靠NSK K1
密封圈样式：NSK K1单侧2片+端密封圈
预压载荷：1760N（中预紧）
外部载荷：6080N/滑块
最大接触面压：2060MPa
行程：400mm
平均进给速度：24m/min（因采用曲柄驱动，速度在0～37.7m/min间变化）
高负载条件下5000km运行的调查结果如表3所示。为便于参考，表中同时记录了不同型号在类似条件下间歇供油的试验结果。从刚度等参数的变化及间歇供油未出现异常的结果判断，设备仍可继续运行。
此外，上述所有目的的试验均平稳运行超过5000km，因此可判断在机床上的高负载条件下运行是可行的。
接下来介绍模拟机床中异物环境下，在含异物的冷却液条件下进行的实验，结果如下：
样品：直线导轨LY48BN（重预紧），共计4条导轨、8个滑块。
各导轨的密封圈规格：
（a）：NSK K1单侧4片+标准端密封圈
（b）：NSK K1单侧2片+标准端密封圈
（c）：标准双密封圈（无NSK K1）
（d）：标准双密封圈（间歇供油）
此外，间歇供油实验的条件与之前一致。NSK K1单侧装4片（1个滑块共8片），因试验机因素，分配为外侧6片、内侧2片。
实验条件：
润滑条件：除间歇供油外，均初始封入Albania No.2润滑脂
预压：4120N
外部载荷：9800N/滑块
行程：400mm
平均运转速度：24m/min（因曲柄驱动，速度在0～37.7m/min间变化）
异物条件：将3850 LH切削液稀释30倍，混入5%筛眼115的FCD 45铸件粉，浇到导轨沟槽上运行2天，之后移除异物液再运行5天（参照照片2）。
实验中，（a）导轨（NSK K1单侧4片）与（b）导轨（NSK K1单侧2片）同时启动。运行至3000km时，（b）导轨一侧出现运转不良，原因是端盖破损。
随后，将（b）导轨替换为（c）导轨（无NSK K1），继续与（a）导轨一同运行。（c）导轨在运转600km时，因端盖破损导致运转不良。
（a）导轨共计运行3600km，且仍可继续运行。实验结束后，对实验品进行分解调查，结果与间歇供油运行3000km的结果一致，具体如表4所示。
如前文所述：无NSK K1的导轨（c）、单侧2片NSK K1的导轨（b），分别在运行600km、3000km时出现端盖破损；而单侧4片NSK K1的导轨（a）在实验结束后仍有残余预紧，推测可继续运行。
实验过程中，在试验机台上使用精密弹簧拉力计测量了随运行距离变化的摩擦力矩值，具体如图8所示。
未使用NSK K1的实验样品，初期摩擦力下降迅速，可见早期就发生了磨损；而带NSK K1的样品，摩擦力减小的速度较慢。其中，单侧装4片NSK K1的样品，从摩擦力实测结果来看，在运行3600km后仍有残存的预紧。
从以上结果可知，在充满异物的苛刻环境中，对于NSK K1的安装片数，在高负载条件下滑块单侧标配2片的基础上，若再多安装1～2片，可进一步大幅延长使用寿命。
在苛刻的环境条件下，木屑等粉尘会吸附润滑油，进而导致润滑不良。由于大部分木工机械处于这样的环境中，因此通常存在以下问题：
木屑不仅会使滑块内的润滑脂干涸，还会导致用于防止异物侵入的密封圈润滑失效，进一步造成密封圈磨损，使得异物进入内部，导致滚动体循环不畅。
NSK K1不仅能缓解滑块内的润滑不良，还能防止标准密封圈的磨损。
在存在切削粉的环境中，对标准双密封圈（将2个标准密封圈叠加使用）与安装了NSK K1的导轨，在以下条件下进行了试验，结果如图9所示：
样本：LH30
预紧：微预紧
平均进给速度：24m/min
行程：400mm
外部载荷：490N/滑块
润滑及密封圈规格：
- AAV2润滑脂+标准双密封圈
- AV2润滑脂+NSK K1+标准双密封圈
木屑量不同时，运行距离存在差异；而在切削粉量相同的情况下，使用NSK K1能使运行距离达到2～4倍。
这段内容格式清晰，段落划分合理，试验条件的呈现也较为直观。若想进一步增强条理性，可将试验条件部分调整为列表形式，更便于快速查阅参数，修改后如下：
在苛刻的环境条件下，木屑等粉尘会吸附润滑油，进而导致润滑不良。由于大部分木工机械处于这样的环境中，因此通常存在以下问题：
木屑不仅会使滑块内的润滑脂干涸，还会导致用于防止异物侵入的密封圈润滑失效，进一步造成密封圈磨损，使得异物进入内部，导致滚动体循环不畅。
NSK K1不仅能缓解滑块内的润滑不良，还能防止标准密封圈的磨损。
在存在切削粉的环境中，对标准双密封圈（将2个标准密封圈叠加使用）与安装了NSK K1的导轨，在以下条件下进行了试验，结果如图9所示：
- 样本：LH30
- 预紧：微预紧
- 平均进给速度：24m/min
- 行程：400mm
- 外部载荷：490N/滑块
- 润滑及密封圈规格：
- AAV2润滑脂+标准双密封圈
- AV2润滑脂+NSK K1+标准双密封圈
木屑量不同时，运行距离存在差异；而在切削粉量相同的情况下，使用NSK K1能使运行距离达到2～4倍。
这样的调整通过层级列表突出了试验条件的结构，关键参数更易识别，供参考~
根据图5所示的实验结果，附带NSK K1的效果十分显著。尤其对标准密封圈的磨损、开裂均有良好抑制效果，还能减少摩擦力（密封圈的抵抗）的变化。
另外，从侵入滑块内部的异物情况来看，NSK K1的润滑油补给效果及充当端密封圈的作用也较为显著。
本次实验在运行2000km时终止，若继续使用，标准密封圈的磨损甚至劣化将会显现，这会极大影响设备寿命。
这里，为了能了解实验后的NSK K1的润滑油供给能力，如图4为在室温下放置24小时的NSK K1实验完成品表面放大后的照片。虽然表面附着切削粉，但还能看到润滑油渗出，这说明NSK K1还能保持着良好的性能。
以上是测试中得出的代表性案例，接下来列举一个NSK K1的实际应用例子。
应用于汽车制造的焊接机上，表6展示了使用与不使用NSK K1的直线导轨的调查结果。
同一台机器同一个地方，先用规格1（没有NSK K1）运转10.5个月后，换成规格2（装有NSK K1）又运转13个月。两者运转后的有着显著的差异，从而可以认为NSK K1具有明显的效果。（参考照片5～8） 比较规格2和规格1，滑块和球沟槽的劣化不明显，规格2的钢球也是同样劣化程度大幅减小。规格1中在导轨、滑块、沟槽以及钢球上均发现锈迹，但在规格2上没有发现。另外，在规格2的滑块内多少也有焊接溅入的粉末。
食品机械因需进行设备卫生管理，需定期用水等液体清洗，因此润滑剂等脂类易被冲洗掉。
前文所述的标准直线导轨用“NSK K1”，大多应用于不会直接接触食品的场景；若在可能接触食品的环境中使用，其组成需进行详细探讨。
为此，通过采用获得美国食品药品监督管理局（FDA）认可的材料，进一步开发了可应用于食品机械的NSK K1。
目前，针对食品机械用NSK K1的润滑性能，正在开展一般耐久运行试验及定期水浸试验（参照照片9）。其中，一般试验已运行13000km，水浸试验（每周1天水浸）已正常运行2000km，由此可判断其性能与标准NSK K1一致。
如果考虑到机械的传动系统，无论是直线导轨还是滚珠丝杠，均需考虑如何免维护。
基于与直线导轨同样的考虑方法，NSK也致力于滚珠丝杠的NSK K1的开发，根据本书的“滚珠丝杠最新技术动向”来看，已经能实现在机床等高负载用途下的实际运用。
从各类实验结果来看，配备“NSK K1”的直线导轨或滚珠丝杠，能够获得不低于油润滑的润滑性能，可实现长期免维护。
尤其在存在异物等恶劣环境中，“NSK K1”能发挥优异的润滑效果。
今后，还将进一步积累直线导轨和滚珠丝杠的相关数据，以提高免维护的可靠度。
参考文献
1）矢部俊一，植木史雄，高城敏己，松永茂樹，塚田徹，加藤総一郎：NSK Technical Journal, 661 (1996), 36-41
