第4章导轨设计.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,机械制造装备设计,第,4,章 导轨设计,机械工程系丁金福,第,4,章 导轨设计,重点：导轨结构，导轨的验算,难点：导轨的验算,第,4,章 导轨设计,一、导轨的功用、分类和基本要求,1,、,功,用,：,是起导向及支承作用，即保证运动部件在外力的作用下,(,运,动,部件本身的重量、工件重量、切削力及牵引力等,),能,准确,地,沿着一定方向的运动,。,2,、基本组成,:,运动件、承导件,承,导件,(,静导轨,):,导轨副中设在支承构件上的，其导轨面为承导,面，比较长。支承和限制运动件，使其只能按,给定方向运动。,运动件（,动导轨,）,:,设在运动件上的，导轨面一般较短。作直线,运动。,第,4,章 导轨设计,3,、导轨的导向原理,（,保留一个移动自由度,）,导轨的导向面,棱柱面,圆柱面,x,y,z,第,4,章 导轨设计,二、导轨的分类,1,、按摩擦性质分,滑动导轨,两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦,静压导轨：,油膜压强靠液压泵建立，,两导轨面间有一层静压油膜，多用于,进给运动导轨。,动压导轨：,当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体的动压效应使导轨油腔处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液体摩擦。只能用于高速的场合，故仅用作主运动导轨。,普通滑动导轨,第,4,章 导轨设计,滚动导轨,滚珠导轨,滚柱导轨,滚针导轨,滚动轴承导轨,两导轨面间的摩擦性质是滚动摩擦,在两导轨面间装有球、滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动导轨和旋转主运动导轨。,第,4,章 导轨设计,2,、按受力情况分,必须借助于外力才能保证动、静导轨面间的接触,开式导轨,闭式导轨,依靠导轨本身的几何形状保证动、静导轨面间的接触,第,4,章 导轨设计,3,、校运动轨迹可分为直线运动和圆周运动导轨。,第,4,章 导轨设计,导向精度,精度保持性,运动精度,足够的刚度,结构工艺性好,三、导轨的基本要求,指动导轨运动轨迹的准确度。它是保证导轨工作质量的前提，是对导轨的基本要求。,影响因素,:,导轨的,几何精度,和,接触精度,、结构型式、装配质量、导轨与支承件的刚度、热变形及油膜刚度（指动、,静压导轨,）。,导轨低速运动或微量位移时不出现爬行现象。,基本要求,基本,要求,其他,方面,耐磨性,垂直面内的直线度,水平面内的直线度,两导轨之间平行度,运动部件沿导轨运动时的准确度。,在长期使用中保持其导向精度的能力。,导轨在外载荷作用下抵抗变形的能力。,结构简单、工艺性好,。,第,4,章 导轨设计,（,1,）几何精度,反映了导轨在低速空载运动时的导向精度。,直线运动导轨的几何精度,:,导轨在竖直平面,内的直线度。,导轨在水平平面,内的直线度。,两导轨面间的,平行度。,第,4,章 导轨设计,(,2,),接触精度,磨削和刮研的导轨表面，接触精度按,JB2278,的规定，采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或,2525mm,2,面积内的接触点数衡量。,第,4,章 导轨设计,导向精度,精度保持性,低速平稳性,足够的刚度,结构工艺性好,三、导轨的基本要求,影响,精度保持性的主要,因素,是,磨损,。,影响因素：,导轨的材料、热处理、加工的工艺方法、磨擦性质及受力情况（即导轨的比压、润滑和防护）等有关。,第,4,章 导轨设计,导向精度,精度保持性,低速平稳性,足够的刚度,结构工艺性好,三、导轨的基本要求,当动导轨作,低速运动,或,微量位移,时，应保证导轨运动的,平稳性,，即不出现,爬行,现象。,影响因素：,导轨的结构、材料、润滑；动、静摩擦系数的差值；运动部件的质量；传动导轨运动的传动链的刚度等。,第,4,章 导轨设计,导向精度,精度保持性,低速平稳性,足够的刚度,结构工艺性好,三、导轨的基本要求,导轨的刚度是机床工作质量的重要指标，,它表示导轨在承受动静载荷下抵抗变形的能力,，若刚度不足，则直接影响部件之间的相对位置精度和导向精度，另外还使得导轨面上的比压分布不均，加重导轨的磨损，因此导轨必须具有足够的刚度,第,4,章 导轨设计,导向精度,精度保持性,低速平稳性,足够的刚度,结构工艺性好,三、导轨的基本要求,在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。,对于刮研导轨，应尽量减少刮研量。,对于镶装导轨，应做到更换容易。,导轨的分类,按运动轨迹分类,按工作性质分类,按摩擦性质分类,按受力情况分类,直线运动导轨,圆周运动导轨,主运动导轨,进给运动导轨,移置导轨,滑动导轨,滚动导轨,开式导轨,闭式导轨,液体动压导轨,液体静压导轨,混合摩擦导轨,边界摩擦导轨,：不能承受较大颠覆力矩的作用,：借助于压板使导轨能承受较大,的颠覆力矩作用。,第,4,章 导轨设计,机械工程系,四、常用机床导轨,1,、滑动导轨,应用于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床中,。,（,1,）滑动导轨的结构,1,）直线滑动导轨,的截面形状,矩形导轨。,三角形导轨。,燕尾形导轨。,圆柱形导轨,。,第,4,章 导轨设计,机械工程系,矩形导轨。,制造简便，刚度和承载能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影响，因此安装、调整都较方便。,M,面,是保证在垂直面内直线移动精度的导向面，又是承受载荷的主要支承面；,N,面,是保证水平面内直线移动精度的导向面。因,N,面磨损后不能自动补偿间隙,，所以需要有间隙调整装置。,第,4,章 导轨设计,机械工程系,三角形导轨,山形导轨及,V,形导轨均称三角形导轨，当其水平布置时，在垂直载荷作用下，导轨磨损后能自动补偿，不会产生间隙，因此导向性好。但压板面仍需要有间隙调整装置。导向性能与顶角有关，顶角,越小，导向性越好；,角加大，承载能力增加。大型或重型机床，可取,=110,120,精密机床，常取,90,。支承导轨为凸三角形时，不易积存较大切屑，也不易存润滑油。,第,4,章 导轨设计,机械工程系,燕尾形导轨。,可以看成是三角形导轨的变形。其磨损后不能自动补偿间隙，需用镶条调整。两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就可调整水平、垂直方向的间隙。导轨制造、检验和修理较复杂，摩擦阻力大。当承受垂直作用力时，它以支承平面为主要工作面，它的刚度与矩形导轨相近；当承受颠覆力矩时，其斜面为主要工作面，刚度较低。燕尾形导轨一般用于要求高度小的多层移动部件。两个导轨面间的夹角为,55,。,第,4,章 导轨设计,圆柱形导轨。,制造简单，内孔可珩磨，外圆经过磨削可达到精密配合，但磨损后调整间隙困难。为防止转动，可在圆柱表面上开键槽或加工出平面，但不能承受大的转矩。圆柱形导轨主要用于受轴向载荷的场合，适用于同时作直线运动和转动的场合，如拉床、珩磨机及机械手等。,类型,矩 形,三 角 形,燕 尾 形,圆 形,特点,制造简单，刚度和承载能力大；,水平方向和垂直方向上的位移互不影响，安装、调整方便；,导向面磨损后不能自动补偿间隙。,在垂直载荷作用下，导轨磨损后能自动补偿，导向性好；,压板面需有间隙调整装置；,顶角增大，承载力增加，但导向精度差。,磨损后不能自动补偿间隙，需用间隙调整装置；,两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就可调整水平、垂直方向的间隙；,导轨制造、检验和修理较复杂,摩擦阻力大。,制造简单，内孔可珩磨，外圆经过磨削可达到精密配合；,磨损后调整间隙困难。,应用,普通精度的机床或重型机床。,同左,一般用于要求高度小的多层移动组合部件，广泛用于仪表机床。,用于同时作移动和转动的场合。如拉床、机械手等。,不同截面形状导轨的特点,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,从限制自由度的角度出发，采用一条导轨即可。,用一条导轨，移动部件无法承受颠覆力矩。,直线运动导轨一般由两条导轨组合。,重型机床，常用三条或三条以上导轨的组合。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,双三角形组合。,双矩形组合。,V,形一平导轨组合。,三角形一矩形组合。,平平三角形组合,。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,双三角,形组合。,这种导轨同时起支承、导向作用，磨损后相对位置不变，能自行补偿垂直方向及水平方向的磨损，导向精度高，但要求四个表面的刮削或磨削后接触，工艺性较差，床身与运动部件热变形不一样时，不易保证四个面同时接触。这种导轨用于龙门刨床与高精度车床。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,V,形一平导,轨组合。,不需要用镶条调整间隙，导向精度高，加工装配也较方便，温度变化不会改变导轨面的接触情况，但热变形会使移动部件水平偏移，通常用于磨床、精密镗床上。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,双矩形组合。,这种导轨主要承受与主支承面相垂直的作用力。此外，侧导向面要用镶条调整间隙，接触刚度低，承载能力大，导向性差。双矩形组合导轨制造、调整简单，用于普通精度机床，如升降台铣床、龙门铣床等。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,三角形一矩形组合。,三角形一矩形组合导轨兼有导向性好、制造方便等优点，应用最为广泛。常用于车床、磨床、精密镗床、滚齿机等机床上。三角形导轨作主要导向面，导向性比双矩形好。三角形导轨磨损后不能调整，对位置精度有影响。,第,4,章 导轨设计,2,）直线运动导轨的组合形式,平平三,角形组合,是用于重型龙门刨床工作台导轨的一种形式，三角形导轨主要起导向作用，平导轨主要起承载作用，不需用镶条调整间隙。,第,4,章 导轨设计,3,）圆周运动导轨,平面圆环导轨。,锥形圆环导轨。,V,形圆环导轨。,主要用于圆形工作台、转盘和转塔头架等旋转运动部件。,第,4,章 导轨设计,4,）数控机床常用的组合形式,数控机床常用直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式,主要,有：,三角形一矩形,、,矩形一矩形,。这两种导轨的刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便。,第,4,章 导轨设计,工作台由一条导轨的两侧导向,由两条导轨的内侧导向,宽导轨导向面的距离较大，热膨胀时变形量大，须留较大的侧向间隙，因而导向性不如窄式好。,第,4,章 导轨设计,目前数控机床使用的导轨主要有,3,种：,塑料滑动导轨,、,滚动导轨,和,静压导轨。,五、数控机床常用的导轨,第,4,章 导轨设计,1,、塑料滑动导轨,传统的铸铁,-,铸铁滑动导轨，除经济型数控机床外，其它数控机床已不在采用。取而代之的是铸铁,-,塑料或镶钢,-,塑料滑动导轨。,塑料导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的是铸铁或钢质导轨。,数控机床上常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧耐磨涂层导轨两类。,第,4,章 导轨设计,1,）贴塑导轨,贴塑导轨是在导轨滑动面上贴一层抗磨塑料软带。,贴塑导轨软带以,聚四氟乙烯（,PTFE,）,为基材，青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合制成，并做成软带状。聚四氟乙烯是现有材料中摩擦因数最小（,0.04,）的一种，但纯的聚四氟乙烯不耐磨，因此需要添加一些填充剂。,塑料软带可切成任意大小和形状，,用粘结剂粘接在导轨基面上，由于这类导轨软带用粘接方法，习惯上称贴塑导轨。,第,4,章 导轨设计,（,1,）聚四氟乙烯导轨软带的特点：,摩擦特性好,其摩擦因数小，且动、静摩擦因数差别很小，低速时能防止爬行，使运动平稳和获得高的定位精度。,减振性好,塑料的阻尼特性好，其减振消音性能对提高摩擦副的相对运动速度有很大意义。,第,4,章 导轨设计,耐磨性好,塑料导轨有自润滑作用，材料中又含有青铜粉、二硫化钼和石墨等，对润滑油的供油量要求不高，无润滑油也能工作。,化学稳定性好,塑料导轨耐低温，耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂，具有很好的化学稳定性。,第,4,章 导轨设计,工艺性好,可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量的要求，且塑料易于加工，能获得优良的导轨表面质量。,由于聚四氟乙烯导轨软带具有这些优点，所以被广泛应用于中、小型数控机床的运动导轨上。,第,4,章 导轨设计,（,2,）导轨软带的粘贴工艺,导轨软带使用工艺很简单，它不受导轨形式限制，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。,粘贴的工艺过程是：先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度,Ra3.2,1.6,，将导轨粘贴面加工成,0.5,1mm,深的凹槽，然后用汽油或金属清洁剂或丙酮清洗粘贴面，将已经切割成形的导轨软带清洗后用胶粘剂粘贴，固化,1,2h,后，再合拢到固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，在室温下固化,24h,，取下清除余胶即可开油槽进行精加工。由于这类导轨采用粘接方法，习惯称为“贴塑导轨”。,第,4,章 导轨设计,贴塑导轨,第,4,章 导轨设计,2,）注塑导轨,涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份，以固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。,特点：,有良好的可加工性，可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工；,良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高，固化时体积不收缩，尺寸稳定。,可在调整好固定导轨和运动导轨间的相关位置精度后注入涂料，这样可节省 许多加工工时。,它特别适用于重型机床和不能用导轨软带的复杂配合型面。,第,4,章 导轨设计,首先，将导轨涂层表面粗刨或粗铣成如图 所示的粗糙表面，以保证有良好的粘附力。然后，与塑料导轨相配的金属导轨面（或模具）用溶剂清洗后涂上一薄层硅油或专用脱模剂，以防与耐磨涂层粘接。将按配方加入固化剂调好的耐磨涂层材料抹于导轨面上，然后叠合在金属导轨面（或模具）上进行固化。叠合前可放置形成油槽、油腔用的模板，固化,24,小时后，即可将两导轨分离。涂层硬化三天后可进行下一步加工。涂层,面的厚度及导轨面与其他表面的相对位置精度可借助 等高块或专用夹具保证。由于这类塑料导轨采用 涂刮或 注入膏状塑料的方法，故习惯上称为,“涂塑导轨”或“注塑导轨”。,注塑工艺,注塑层,胶条,滑座,第,4,章 导轨设计,注塑导轨的特点：,有较高的耐磨性、硬度、强度和热导率；,在无润滑情况下，能防止爬行，改善导轨的运动特性，特别是低速运动平稳性较好。,4.2,滑动导轨,4.2.1,导轨的材料,导轨的材料有,铸铁、钢、有色金属和塑料,等。其主要要求是：耐磨性好、工艺性好和成本低。对于塑料镶装导轨的材料，还应保证：在温度升高（主运动导轨,120,150,，进给导轨,60,）和空气湿度增大时的尺寸稳定性；在静载压力达到,5Mpa,时，不发生蠕变；塑料的线膨胀系数应与铸铁接近。,在导轨配偶副中，为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨应尽量采用不同材料。如果采用相同材料，也应采用不同的热处理使双方具有不同的硬度。一般说来动导轨的硬度比支承导轨的硬度约低,HB15,45,为宜。,导轨材料的搭配有如下几种：铸铁铸铁、铸铁淬火铸铁、铸铁淬火钢、有色金属铸铁、塑料铸铁、淬火钢淬火钢等，前者为动导轨，后者支承导轨。除铸铁导轨外，其它导轨均为镶装的。,二、钢,1,、应用：,镶钢支承导轨。,2,、特点：,可大幅度地提高导轨的耐磨性。工艺复杂、加工较困难、成本也较高。,3,、常用材料：,45,或,40Cr,，整体淬硬，,HRC48,。,20Cr,，渗碳淬硬，,HRC60,。,三、有色金属,1,、应用：,用有色金属板材,镶装导轨在动导轨上,，与铸铁的支承导轨相搭配。,2,、特点：,耐磨性较高，可以防止撕伤和保证运动的平稳性和提高移动精度。,3,、材料：,锡青铜,ZQSn6,6,3,、铝青铜,ZQAl9-4,、（黄铜,H62,、,H68,）。,四、塑料,1,、应用：,在,动导轨上镶装塑料软带,。与淬硬的铸铁支承导轨和镶钢支承导轨组成导轨副。,2,、特点：,摩擦系数低、耐磨性高、抗撕伤能力强、低速时不易出现爬行、加工性和化学稳定性好、工艺简单、成本低等优点。,3,、材料：,（,1,）塑料软带：氟塑料导轨软带,（,2,）三层复合材料的导轨板,在镀铜的钢板上烧结一层多孔青铜粉，在青铜的孔隙中轧入聚四氟乙烯极其填料,形成金属,氟塑料的导轨板,特点：具有两种材料的优点，既有氟塑料的优点又具有刚性和导热性,适用于中、小型精密机床和数控机床,用于竖直导轨更显它的优点,五、导轨副材料的选用,1,、选用原则：,（,1,）为了提高耐磨性和防止咬焊，,动导轨和支承导轨应分别采用不同的材料。,如果采用相同的材料，也应,采用不同的热处理使双方具有不同的硬度。,（,2,）在直线运动导轨中，,长导轨用较耐磨、硬度较高的材料制造。,2,、滑动导轨副中，常用材料匹配,（,1,）动导轨,采用,镶装氟塑料导轨软带,，,支承导轨,采用,淬火钢或淬火铸铁；,（,2,）动导轨,采用,不淬火铸铁,，,支承导轨,采用,淬火钢或淬火铸铁。,（,3,）高精度机床，,因需采用刮研进行导轨的精加工，可采用,不淬火的耐磨铸铁导轨副,。,（,4,）,只有,移置导轨或不重要的导轨,，才采用,不淬火的普通灰铸铁导轨副。,（四）导轨间隙的调整,导轨接合面之间都存在间隙,间隙过小，增加运动阻力，加速导轨磨损,间隙过大，降低导向精度，容易产生振动,调整方法：,镶条和压板,图,4.11,压板间隙调整装置,1,压板，,2,工作台，,3,支承面，,4,垫片，,5,镶块，,6,调整螺钉,2）压板,作用：用于承受颠覆力矩和调整辅助导轨面间隙。,刮研 垫片 镶块,4.2.3,导轨的验算,1.,验算滑动导轨的步骤,(1),受力分析 导轨上所受的外力一般包括切削力、工件和夹具的重量，动导轨所在部件的重量和牵引力。这些外力使各导轨面产生支反力和支反力矩。牵引力、支反力和支反力矩都是未知力，一般可用静力平衡方程式求出。当出现超静定时，可根据接触变形的条件建立附加方程式求各力。首先建立外力矩方程式，然后依次求牵引力、支反力和支反力矩。,(2),计算导轨的压强 求出各力后，每个导轨上都归结为一个支反力和支反力矩。根据支反力可求出导轨的平均压强，加入支反力矩的影响，可求出导轨的最大压强。,(3),按许用压强判断导轨设计是否可行。,(4),根据压强分布情况，判断是否需用压板。,2导轨压强的分布,作三个假定：,1）平面接触；,2）沿导轨长度上的接触变形与压强可视为线性分布；,3)在导轨宽度上可视为均布。导轨面上沿长度L方向的压强是按直线规律分布的。,图,4.12,导轨的受载分析,图,4.13,导轨的压强,压强按矩形分布，这时导轨的受力情况最好，但这种情况几乎不存在。,由于颠覆力矩的作用，使导轨的压强不按矩形分布，它的合力作用点偏离导轨的中心。,压强按三角形分布；压强相差虽然较大，但仍可使导轨面在全长上接触，是一种临界状态,压强按梯形分布，设计时应尽可能保证这种情,况,均可采用无压板的开式导轨,主导轨面上将有一段长度出现不接触。这时必须装置压板，形成辅助导轨面,3.导轨的许用压强,判断导轨设计是否可行。,导轨的压强是影响导轨耐磨性的主要因素之一。设计时，保证导轨面上的平均压强p值不超过许用值p。,（4.6）,4.3,滚动导轨,滚动导轨：在滑动导轨两导轨面之间放置滚动体而,形成的导轨副。,直线滚动导轨部件,第,4,章 导轨设计,2,、滚动导轨,滚动导轨有下列优点：,运动灵敏度高。,定位精度高。,牵引力小，移动轻便。,磨损小，精度保持性好。,润滑系统简单，维修方便。,滚动导轨缺点：,抗振性较差，对防护要求也较高。结构复杂，制造困难，成本较高。,齿条一体化直线运动导轨,圆弧运动导轨,宽式直线运动导轨,圆柱形直线滚动导轨,第,4,章 导轨设计,滚动导轨按滚动体形式的不同，可分为,滚珠导轨,、,滚柱导轨,、,滚针导轨,等。,1,）滚动导轨类型,（,1,）滚珠导轨,。,其结构特点为点接触，摩擦阻力小，承载能力较差，刚度低，其结构紧凑、制造容易、成本较低。通过合理设计滚道圆弧可大幅度降低接触应力，提高承载能力。滚珠导轨一般适用于运动部件质量小于,200kg,，切削力矩和颠覆力矩都较小的机床。,第,4,章 导轨设计,滚动体与导轨之间是线接触，承载能力较同规格滚珠导轨高一个数量级，刚度高。滚柱导轨对导轨面的平面度敏感，制造精度要求比滚珠导轨高适用于载荷较大的机床。,（,2,）滚柱导轨。,第,4,章 导轨设计,（,3,）滚针导轨,滚针尺寸小，结构紧凑。承载能力大，刚度高。对导轨面的平面度更敏感，对制造精度的要求更高。摩擦因数较大，适用于导轨尺寸受限制的机床。,第,4,章 导轨设计,3,滚动导轨块,滚动导轨块,1-,防护板,2-,端盖,3-,滚柱,4-,导向片,5-,保持器,6-,本体,运动部件的导轨面不需淬硬磨光。滚动导轨块的特点是刚度高、承载能力大、便于拆装。,第,4,章 导轨设计,1,）滚动导执块的安装,该动导轨块常常在固定在床身上的镶钢导轨条上滚动。由于钢导轨热处理后硬度很高，可大幅度提高耐磨性，且有较大的承载能力。,镶钢导轨一般采用正方形或长方形两种，为便于热处理和减少变形，把钢导轨分段装在床身上。图,7,43a,为应用该动导轨块和镍钢导软的结构形式之一，是闭式安装，窄式导向。图,7,43b,是该动导轨块的一种安装形式,.,第,4,章 导轨设计,图是闭式导轨，宽式导向，上下左右都用滚动导执块，图中,1,、,2,是弹簧垫或调整垫，用来调节支承导软间的预压力。,1,）滚动导执块的安装,第,4,章 导轨设计,为保证导轨的导向精度和有足够的刚度，滚动导轨块和支承导轨间不能有间隙，还要有适当的预压力，因此滚动导轨块安装时应能调整，调整的方法主要有：用,调整垫调整，用调整螺钉调整，用楔铁调整，也可用弹簧垫压紧。,2,）滚动导轨块的调整,第,4,章 导轨设计,机械工程系,楔铁,1,固定不动，滚动导轨块,2,固定在楔铁,4,上，可随楔铁,4,移动，拧动调整螺钉,5,、,7,可使楔铁,4,相对楔铁,1,运动，因而可调整滚动导轨块对支承导轨压力的大小。,第,4,章 导轨设计,4,、直线滚动导轨,滚动导轨组件,形式,、结构,第,4,章 导轨设计,1,）,直线滚动导轨的结构,直线滚动导轨副是由一根长导轨轴和一个或几个滑块组成，滑块内有四组滚珠或滚柱，当滑块相对导轨轴移动时，每一组滚珠,(,滚柱,),都在各自的滚道内循环运动，循环承受载荷，承受载荷形式与轴承类似。,。,第,4,章 导轨设计,直线滚动导轨,第,4,章 导轨设计,弧形滚动导轨,第,4,章 导轨设计,两 维 直 线 滚 动 导 轨,第,4,章 导轨设计,直线滚动导轨,第,4,章 导轨设计,直线滚动导轨,摩擦系数小，精度高,，安装和维修都很方便，由于它是一个独立部件，,对机床支承导轨的部分要求不高，即不需要淬硬也不需磨削或副研，只要精铣或精刨。,由于这种导轨可以预紧，因而比滚动体不循环的滚动导轨刚度高，承载能力大但不如滑动导轨。抗振性也不如滑动导轨，为提高抗振性，有时装有抗振阻尼滑座。有过大的振动和冲击载荷的机床不宜应用直线导轨付。,直线运动导轨副的移动速度可以达到,60M/MIN,，在数控机床和加工中心上得到广泛应用。,2,）直线滚动导轨的特点,第,4,章 导轨设计,第,4,章 导轨设计,3,）直线滚动导轨的安装特点,直线滚动导轨通常是两条,成对使用,，可以,水平安装,，也可以,竖直,或,倾斜,安装。有时也可以,多个导轨平行安装,，当长度不够对可以多根,接长安装,。,为保证两条,(,或多条,),导轨平行，通常把一条导轨作为,基准导轨,，安装在床身的基准面上，底面和侧面部有定位面，另一条导轨为,非基准导轨,，床身上没有侧向定位面，固定时以基准导轨为定位面固定。这种安装形式称,单导轨定位,。单导轨定位易于安装，容易保证乎行，对床身没有侧向定位面平行的要求。,第,4,章 导轨设计,第,4,章 导轨设计,当振动和冲击较大，精度要求较高时，两条导轨的懊面都要定位，称,双导轨定位,。双导轨定位要求定位面平行度高。当用调整垫调整对调整垫的加工精度要求较高，调整难度较大。,第,4,章 导轨设计,第,4,章 导轨设计,4,）直线滚动导轨的安装步骤,第,4,章 导轨设计,1,在安装直线导轨之前必须清除机械安装面的毛边、污物及表面伤痕。,注意,:,直线滑轨在正式安装前均涂有防锈油，安装前请用清洗油类将基准面洗净后再安装，通常将防锈油清除后，基准面较容易生锈，所以建议涂抹上黏度较低的主轴用润滑油。,油石,第,4,章 导轨设计,2,将主轨轻轻安置在床台上，并让导轨侧基准靠上床台,装配面。,注意,:,安装使用前要确认螺丝孔是否吻合，假设底座加工孔不吻合又强行锁紧螺栓，会大大影响到组合精度与使用品质。,第,4,章 导轨设计,第,4,章 导轨设计,第,4,章 导轨设计,注意滑座安装上线性滑轨后，后续许多附属件由于安装空间有限无法安装，必须于此阶段将所须附件一并安装。,(,附件可能为油嘴、油管接头、或是防尘系统等。,),第,4,章 导轨设计,六、静压导轨,静压导轨的滑动面之间开有油腔，将有一定压力的油通过节流器输入油腔，形成压力油膜，浮起运动部件，使导轨工作表面处于纯液体摩擦，不产生磨损。,第,4,章 导轨设计,机械工程系,1,、特点,其优点是：,(1),精度保持性好；,(2),摩擦系数也极低,(0.0005),，驱动功率大大降低；,(3),其运动不受速度和负载的限制，低速无爬行，承载,能力大，刚度好；,(4),油液有吸振作用，抗振性好，导轨摩擦发热也小。,缺点：,结构复杂，要有供油系统，油的清洁度要求高。,静压导轨可分为开式和闭式两大类。,第,4,章 导轨设计,1,）开式静压导轨,开式静压导轨工作原理,1,、,4-,滤油器,2-,油泵,3-,溢流阀,5-,节流阀,6-,运动部件,7-,固定部件,8-,油箱,工作原理：,将具有一定压强的润滑油，经节流器通入动导轨的纵向油槽中，形成承载油膜，使导轨副的摩擦面隔开，实现液体摩擦。,第,4,章 导轨设计,2,）闭式静压导轨,液压泵产生的压力油，经可变节流器，通入动导轨面油腔,A,和辅助面导轨油腔,B,。导轨面的油腔构成一个个独立的液压支承点，在液压力的作用下，动导轨及其运动部件可浮动起来，形成液体摩擦。,第,4,章 导轨设计,静压导轨的特点：,摩擦系数小，机械效率高；,导轨面被油膜隔开，不产生粘结磨损，导轨精度保持好；,导轨的油膜较厚，有均化表面误差的作用；,油膜的阻尼比大，导轨的抗振性能良好；,导轨低速运动平稳，防爬行性能良好。,静压导轨结构复杂，需要一套完整的液压系统,。,第,4,章 导轨设计,1),、基准导轨副的安装方法,a,、利用,U,型夹头将导轨的基准侧面与安装台阶的基准侧面夹紧，然后在该处用固定螺栓拧紧（建议采用配攻螺纹孔），由一端开始，依次将导轨固定：,第,4,章 导轨设计,b,、无安装台阶时，将导轨一端固定后，按下图所示方法将表针靠在导轨的基准侧面，以直线块规为基准，自导轨的一端开始读取指针值校准直线度，并依次将导轨固定,.,第,4,章 导轨设计,如下图所示，将吸铁表座固定在基准导轨副的滑块上，量表的指针顶在非基准导轨副的导轨基准侧面，从导轨的一端开始读取平行度一面顺次将非基准导轨副固定好；另外，亦可参照,(1),中两图所示的方法。,2),、非基准导轨副的安装方法,第,4,章 导轨设计,5,、滚动直线导轨副的防护与润滑：要注意工作环境与装配过程中的清洁，不能有铁屑、杂质、灰尘等粘附在导轨副上。若工作环境有粉尘时，除利用导轨的密封外，还应考虑增加防尘装置。如下图所示：,第,4,章 导轨设计,步骤,.6,轻轻安置移动平台,(table),到主轨与副轨的滑座上。,第,4,章 导轨设计,步骤,.7,先锁紧移动平台上的侧向迫紧螺丝，安装定位后将在依照下列顺序进行,第,4,章 导轨设计,步骤,3,：由中央向两侧按顺序将滑轨的定位螺丝稍微旋紧，使轨道与垂直安装 面稍微贴合。顺序是由中央位置开始向两端迫紧可以得到较稳定的精度。垂直基准面稍微旋紧后，加强侧向基准面的锁紧力，使主轨可以确实贴合侧向基准面。,第,4,章 导轨设计,步骤,.4,使用扭力扳手，依照各种材质锁紧扭矩将滑轨之定位螺丝慢慢旋紧。,