导轨设计教学文案.ppt
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1、导轨设计I分类分类按结构形式分:按结构形式分:开式导轨开式导轨闭式导轨闭式导轨开开式式导导轨轨:指指在在部部件件自自重重和和载载荷荷的的作作用用下下,运运动动导导轨轨和和支支承承导导轨轨的的工工作作面面(图图3-98a中中c、d面面)始始终终保保持持接接触触、贴贴合合。其其结结构构简简单单,但但不能承受较大的颠覆力矩的作用。不能承受较大的颠覆力矩的作用。闭闭式式导导轨轨:借借助助于于压压板板使使导导轨轨能能承承受受较较大的颠覆力矩的作用大的颠覆力矩的作用压板压板1、2e、f为主导轨面,压板为主导轨面,压板1、2形成辅助导轨面形成辅助导轨面g、h普通滑动导轨普通滑动导轨滑动导轨滑动导轨静压导轨静
2、压导轨II按摩擦性质分按摩擦性质分卸荷导轨卸荷导轨滚动导轨滚动导轨(二)导轨应满足的基本要求(二)导轨应满足的基本要求导轨应满足精度高、承载能力大、导轨应满足精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配调整和工艺性好、便于加工、装配调整和维修、成本低。维修、成本低。1、导导向向精精度度指指动动导导轨轨运运动动轨轨迹的准确度迹的准确度主主要要影影响响因因素素:导导轨轨的的几几何何精精度度和和接接触触精精度度,结结构构形形式式、装装配配质质量量、导导轨轨与与支支承承件件刚刚度
3、度和和热热变变形形、油膜刚度。油膜刚度。2、承承载载能能力力大大,刚刚度度好好,根根据据承承受受载载荷荷的的性性质质,方方向向和和大大小小,合合理理选选择择导导轨轨的的截截面面形形状状和和尺尺寸寸,使使导导轨轨有有足足够够的的刚刚度度,保保证证机机床床的的加加工精度。工精度。3、精精度度保保持持性性好好,导导轨轨原原始始精精度丧失的主要原因是度丧失的主要原因是磨损磨损。磨磨损损的的形形式式看看:磨磨粒粒磨磨损损、粘粘着磨损、接触疲劳磨损。着磨损、接触疲劳磨损。影影响响耐耐磨磨性性的的因因素素:材材料料、载载荷荷状状况况、磨磨擦擦性性质质、工工艺艺方方法法、润润滑。滑。4、低低速速运运动动平平稳
4、稳动动导导轨轨作作低低速速运运动动或或微微量量进进给给时时,运运动动始始终终平平稳,不出现爬行现象。稳,不出现爬行现象。影影响响因因素素:导导轨轨结结构构形形式式、润润滑情况、静、动摩擦系数之差。滑情况、静、动摩擦系数之差。5、结结构构简简单单、工工艺艺性性好好,易易于于加工加工二、导轨的截面形状选择二、导轨的截面形状选择和导轨间隙的调整和导轨间隙的调整(一)(一)直线运动导轨的截面形状直线运动导轨的截面形状有有四四种种:矩矩形形、三三角角形形、燕燕尾尾形形、圆圆柱柱形形,并并可可相相互互结结合合、有有凸凸、凹凹之之分。分。1、矩形导轨矩形导轨图图3102a凸凸形形容容易易清清除除切切屑屑不不
5、易易存存留留润润滑油滑油凹形凹形与之相反与之相反矩矩形形导导轨轨承承载载能能力力大大、刚刚度度高高、制造简便、检验、维修方便(制造简便、检验、维修方便(优点优点)存在侧隙、需用镶条调整,导向性差存在侧隙、需用镶条调整,导向性差(缺点缺点)用于载荷大,导向性要求略低的用于载荷大,导向性要求略低的机床机床 2、三角形轨、三角形轨图图3102b三三角角形形导导轨轨面面磨磨损损时时,动动导导轨轨会会自自动动下下沉沉,自自动动补补偿偿磨磨损损量量,无无间隙间隙顶顶角角在在90120范范围围内内变变化化,角角越越小小,导导向向性性越越好好,但但摩摩擦擦力力越越大大。因因此此小小顶顶角角导导轨轨用用于于轻轻
6、载载精精密密机机床床,大大顶顶角角导导轨轨用用于于大大、重重型型机机床。床。三角形导轨结构有对称式和不三角形导轨结构有对称式和不对称式,当水平力大于垂直力、两对称式,当水平力大于垂直力、两侧压力分布不均时,采用不对称导侧压力分布不均时,采用不对称导轨。轨。3、燕尾形导轨、燕尾形导轨燕燕尾尾形形导导轨轨可可承承受受较较大大颠颠覆覆力力矩矩,导导轨轨的的高高度度较较小小,结结构构紧紧凑凑,间间隙隙调调整整方方便便,但但刚刚度度较较差差,加加工工、检验、维修不大方便。检验、维修不大方便。适适用用于于受受力力小小、层层次次多多,要要求求间隙调整方便的部件。间隙调整方便的部件。4、圆柱形导轨、圆柱形导轨
7、圆圆柱柱形形导导轨轨制制造造方方便便,工工艺艺性性好好,但但磨磨损损后后较较难难调调整整和和补补偿偿间间隙隙,主主要要用用于于受受轴轴向向负负荷荷的的导导轨轨,应应用用较少。较少。四种截面的导轨尺寸已标准化四种截面的导轨尺寸已标准化(二)(二)回转运动导轨的截面形状回转运动导轨的截面形状1、平面环形导轨、平面环形导轨图图3103a结结构构简简单单,制制造造方方便便,能能承承受受较较大大的的轴轴向向力力,但但不不能能承承受受径径向向力力,须须与与主主轴轴联联合合(主主轴轴定定心心)使使用用,由主轴承受径向载荷。由主轴承受径向载荷。这这种种导导轨轨摩摩擦擦小小,精精度度高高,适适用用于于由由主主轴
8、轴定定心心的的各各种种回回转转运运动动导导轨轨的的机机床床,如如高高速速大大载载荷荷立立式式车车床床,齿轮机床。齿轮机床。2、锥面环形导轨、锥面环形导轨图图3103b除除能能承承受受轴轴向向载载荷荷外外,还还能能承承受受一一定定的的径径向向载载荷荷,不不能能承承受受较较大大的的颠颠覆覆力力矩矩,导导向向性性比比平平面面环环形形导导轨好,但制造困难。轨好,但制造困难。3、双锥面导轨、双锥面导轨图图3103c双双锥锥面面导导轨轨能能承承受受较较大大的的径径向向力力、轴轴向向力力、一一定定的的颠颠覆覆力力矩矩,但但制造研磨较困难。制造研磨较困难。(三)导轨的组合形式(三)导轨的组合形式直线运动导轨通
9、常由两条导轨直线运动导轨通常由两条导轨组合而成,其形式有:组合而成,其形式有:1、双三角形导轨、双三角形导轨图图3104a 双双三三角角形形导导轨轨不不需需要要镶镶条条调调整整间间隙隙,接接触触刚刚度度好好,导导向向性性和和精精度度保保持持性性好好,但但工工艺艺性性差差,加加工工、检检验验、维维修修不不便便,用用于于精精度度高高的的机机床床,如丝杠车床,导轨磨床,齿轮磨床。如丝杠车床,导轨磨床,齿轮磨床。2、双矩形导轨、双矩形导轨图图3104b承承载载能能力力大大,制制造造简简单单,多多用用在在普普通通精精度度机机床床和和重重型型机机床床中中,如如重型车床,组合车床,升降台铣床。重型车床,组合
10、车床,升降台铣床。宽宽式式组组合合:由由两两条条导导轨轨的的外外侧侧导向,侧向间隙较大,用镶条调整导向,侧向间隙较大,用镶条调整窄窄式式组组合合:由由一一条条导导轨轨的的两两侧侧导向导向图图3104c3、矩形和三角形导轨的组合、矩形和三角形导轨的组合这这类类组组合合的的导导轨轨导导向向性性好好,刚刚度度高高,制制造造方方便便,应应用用最最广广。如如车车床、磨床、龙门铣床。床、磨床、龙门铣床。4、矩形和燕尾形导轨的组合、矩形和燕尾形导轨的组合这这类类组组合合的的导导轨轨能能承承受受较较大大力力矩,调整方便。矩,调整方便。用于横梁、立柱、摇臂导轨。用于横梁、立柱、摇臂导轨。(四)导轨间隙的调整(四
11、)导轨间隙的调整导导轨轨面面间间的的间间隙隙对对机机床床工工作作性性能能有有直直接接影影响响,如如间间隙隙过过大大,将将影影响响运运动动精精度度和和平平稳稳性性,间间隙隙过过小小、运动阻力大,导轨的磨损加快。运动阻力大,导轨的磨损加快。为保证导轨具有合理间隙,磨为保证导轨具有合理间隙,磨损后又能方便地调整。损后又能方便地调整。1、压压板板压压板板用用来来调调整整辅辅助助导导轨轨面面的的间间隙隙,承受颠覆力矩,用配刮垫片来调整间隙承受颠覆力矩,用配刮垫片来调整间隙2、镶条、镶条镶镶条条用用来来调调整整矩矩形形导导轨轨和和燕燕尾尾形形导导轨轨的的侧侧向向间间隙隙,镶镶条条应应放放在在导导轨受力较小
12、的一侧。轨受力较小的一侧。常常用用的的镶镶条条有有平平镶镶条条和和斜斜镶镶条条二二种种:平平镶镶条条截截面面为为矩矩形形或或平平行行四四边边形形,厚厚度度均均匀匀相相等等,由由螺螺钉钉调调整整间间隙隙易易变变形形、刚刚度度低低,目目前前少少用用。图图3106斜镶条斜镶条斜度为斜度为1:(:(40100),),两个面分别与动导轨和支承导两个面分别与动导轨和支承导轨均匀接触,刚度高,通过修磨垫轨均匀接触,刚度高,通过修磨垫的方式移动镶条,以调整导轨的间的方式移动镶条,以调整导轨的间隙。隙。图图3107 3、导向调整板、导向调整板导向调整板是一种新型镶条导向调整板是一种新型镶条图图3108图图3-1
13、09图图3-110三、导轨的结构类型及特点三、导轨的结构类型及特点(一)滑动导轨(一)滑动导轨从摩擦性质来看,滑动导轨具有一从摩擦性质来看,滑动导轨具有一定动压效应的混合摩擦状态。导轨的动定动压效应的混合摩擦状态。导轨的动压效应主要与导轨的滑动速度,润滑油压效应主要与导轨的滑动速度,润滑油粘度、导轨面的油沟尺寸和型式等有关。粘度、导轨面的油沟尺寸和型式等有关。速度较高的主运动导轨,如立式车床的速度较高的主运动导轨,如立式车床的工作台导轨,应合理地设计油沟型式和工作台导轨,应合理地设计油沟型式和尺寸,选择合适粘度的润滑油,以产生尺寸,选择合适粘度的润滑油,以产生较好的动压效果。(注:较好的动压效
14、果。(注:当一个表面在多孔端面上滑动时,会在孔的上方及其周边产生流体动压力,这就是流体动压效应。)滑滑动动导导轨轨的的优优点点:结结构构简简单单,制制造方便,抗振性良好。造方便,抗振性良好。滑动导轨的滑动导轨的缺点缺点:磨损快。:磨损快。为提高耐磨性为提高耐磨性,常采用以下措施常采用以下措施:1、粘贴塑料软带导轨、粘贴塑料软带导轨采用较多的粘贴塑料软带是以聚采用较多的粘贴塑料软带是以聚四氟乙烯为基体,添加各种无机物四氟乙烯为基体,添加各种无机物和有机粉末等填料。和有机粉末等填料。特点:摩擦因数小,耗能低,特点:摩擦因数小,耗能低,动、静摩擦因数接近,低速运动平动、静摩擦因数接近,低速运动平稳性
15、好,阻尼特性好,能吸振,抗稳性好,阻尼特性好,能吸振,抗振性好,耐磨性好,有自润滑作用,振性好,耐磨性好,有自润滑作用,没润滑油也能正常工作,使用寿命没润滑油也能正常工作,使用寿命长,结构简单,维修方便,磨损后长,结构简单,维修方便,磨损后易更换,经济性好。易更换,经济性好。缺缺点点;刚刚性性差差,受受力力后后产产生生变变形,对精度要求高的机床有影响。形,对精度要求高的机床有影响。粘贴塑料软带一般粘贴在较短粘贴塑料软带一般粘贴在较短的动导轨上,表面开直线形或三字的动导轨上,表面开直线形或三字形油槽,配对金属导轨面的粗糙度形油槽,配对金属导轨面的粗糙度要求在要求在0.40.8m,硬度在硬度在25
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