機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 本本 章章 講講 授授 內(nèi)內(nèi) 容容 第一節(jié)第一節(jié) 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件設(shè)計(jì) 第二節(jié)第二節(jié) 支承件設(shè)計(jì)支承件設(shè)計(jì) 第三節(jié)第三節(jié) 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 第四節(jié)第四節(jié) 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介第四章第四章 機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)機(jī)床主要部件設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌具有承載和導(dǎo)向功能，且多數(shù)導(dǎo)軌的摩擦狀態(tài)為混合導(dǎo)軌具有承載和導(dǎo)向功能，且多數(shù)導(dǎo)軌的摩擦狀態(tài)為混合摩擦摩擦 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度；機(jī)床的加工精度；工作能力和使用壽命。工作能力和使用壽命。1 1）導(dǎo)向精度）導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度：導(dǎo)向精度：直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)

2、軌的直線(xiàn)度直線(xiàn)度（直線(xiàn)性）或者直線(xiàn)性）或者 圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的圓度圓度（真圓性）。（真圓性）。導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性影響影響因素：因素： （1 1）導(dǎo)軌的幾何精度導(dǎo)軌的幾何精度 （2 2）結(jié)構(gòu)形式）結(jié)構(gòu)形式 （3 3）導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度）導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度 （4 4）油膜剛度）油膜剛度 （5 5）熱變形等）熱變形等導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求2 2）精度保持性：）精度保持性：剛度剛度不足，影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向不足，影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌的

3、磨損。精度，使導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損。 耐磨性耐磨性導(dǎo)向精度能否長(zhǎng)期保持。導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材導(dǎo)向精度能否長(zhǎng)期保持。導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速料、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。度等有關(guān)。導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求3 3）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性：）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性：保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象?，F(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。 影響影響：使加工表面粗糙度增大；定位運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)，：使加工表面粗糙度增大；定位運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)，將降低定位精度。將降低定位精度。 影響因素影響因素：導(dǎo)軌

4、的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值；：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值；傳動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等。傳動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等。導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求4 4）結(jié)構(gòu)工藝性）結(jié)構(gòu)工藝性 在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。維護(hù)。 對(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量。對(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量。 對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易。對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易。導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求yx，zxy, 滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌截面的常用形式滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌截面的常用形式 凸形導(dǎo)軌凸形導(dǎo)軌 不易存屑、臟物、潤(rùn)

5、滑油，低速使用。不易存屑、臟物、潤(rùn)滑油，低速使用。 凹形導(dǎo)軌凹形導(dǎo)軌 與上相反，高速導(dǎo)軌，需保護(hù)裝置。與上相反，高速導(dǎo)軌，需保護(hù)裝置。 滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式磨損的基本形式磨粒磨損和咬合磨損；磨粒磨損和咬合磨損；這兩種磨損伴隨發(fā)生，相互聯(lián)系，相互影響。這兩種磨損伴隨發(fā)生，相互聯(lián)系，相互影響。磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過(guò)來(lái)又磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過(guò)來(lái)又會(huì)加劇磨粒磨損，只是有時(shí)其中一種磨損可能起主要會(huì)加劇磨粒磨損，只是有時(shí)其中一種磨損可能起主要作用。作用。 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌疲勞磨損疲勞磨損 要求要求耐磨性好、工藝性好、成本低。耐磨性好、工藝性好、成本低。 常

6、用常用材料材料鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料，其中鑄鐵應(yīng)鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料，其中鑄鐵應(yīng)用最為普遍用最為普遍 為了提高耐磨性和防止咬焊，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡為了提高耐磨性和防止咬焊，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量量采用不同的材料采用不同的材料 如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有式以使其具有不同的硬度不同的硬度。動(dòng)壓導(dǎo)軌動(dòng)壓導(dǎo)軌，是靠導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力油膜將運(yùn)動(dòng)，是靠導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力油膜將運(yùn)動(dòng)件浮起，把兩個(gè)導(dǎo)軌面隔離，形成純液體摩檫。件浮起，把兩個(gè)導(dǎo)軌面隔離，形成純液體摩檫。形成導(dǎo)軌面間壓力油膜的形成導(dǎo)軌面間壓力油

7、膜的條件條件是：兩導(dǎo)軌面之間應(yīng)有鍥形間是：兩導(dǎo)軌面之間應(yīng)有鍥形間隙和一定的相對(duì)速度，此外還需要有一定粘度的潤(rùn)滑油流進(jìn)隙和一定的相對(duì)速度，此外還需要有一定粘度的潤(rùn)滑油流進(jìn)鍥形間隙。鍥形間隙。卸荷導(dǎo)軌的卸荷導(dǎo)軌的目的：目的：可以減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的可以減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)，從而提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，靜摩擦系數(shù)，從而提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，提高導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度。提高導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度。應(yīng)用：要求精度高和接觸剛度高的機(jī)床。應(yīng)用：要求精度高和接觸剛度高的機(jī)床。導(dǎo)軌的導(dǎo)軌的卸荷方式卸荷方式有液壓卸荷、機(jī)械卸荷和氣壓卸荷，液壓有液壓卸荷、機(jī)械卸荷和氣壓卸荷，

8、液壓和機(jī)械卸荷應(yīng)用較多。和機(jī)械卸荷應(yīng)用較多。采用液壓卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有立式車(chē)床、龍門(mén)刨床、外圓磨采用液壓卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有立式車(chē)床、龍門(mén)刨床、外圓磨床和平面磨床等。床和平面磨床等。采用機(jī)械卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有普通車(chē)床、立式車(chē)床、臥式鏜采用機(jī)械卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有普通車(chē)床、立式車(chē)床、臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床和仿形銑床等。床、坐標(biāo)鏜床和仿形銑床等。剛度合適的彈簧剛度合適的彈簧 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌面之間裝有一定數(shù)量的滾動(dòng)體，兩個(gè)導(dǎo)就是在導(dǎo)軌面之間裝有一定數(shù)量的滾動(dòng)體，兩個(gè)導(dǎo)軌面只和滾動(dòng)體接觸，使導(dǎo)軌面之間的摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦。軌面只和滾動(dòng)體接觸，使導(dǎo)軌面之間的摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦。 特點(diǎn)特點(diǎn)：摩擦系數(shù)?。ǎ?/p>

9、摩擦系數(shù)?。?.00250.00250.0050.005），靜、動(dòng)摩擦系數(shù)很接），靜、動(dòng)摩擦系數(shù)很接近；運(yùn)動(dòng)輕便靈活；運(yùn)動(dòng)所需功率?。荒Σ涟l(fā)熱少；磨損?。痪?；運(yùn)動(dòng)輕便靈活；運(yùn)動(dòng)所需功率??；摩擦發(fā)熱少；磨損?。痪缺３中院茫ㄤ撝拼阌矊?dǎo)軌修理期間隔可達(dá)度保持性好（鋼制淬硬導(dǎo)軌修理期間隔可達(dá)10101515年）；低速運(yùn)年）；低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，一般沒(méi)有爬行現(xiàn)象；移動(dòng)精度和定位精度高（一般動(dòng)平穩(wěn)性好，一般沒(méi)有爬行現(xiàn)象；移動(dòng)精度和定位精度高（一般重復(fù)定位誤差約重復(fù)定位誤差約0.10.10.2m0.2m）；滾動(dòng)導(dǎo)軌潤(rùn)滑簡(jiǎn)單（可用油脂潤(rùn)）；滾動(dòng)導(dǎo)軌潤(rùn)滑簡(jiǎn)單（可用油脂潤(rùn)滑）；維護(hù)方便（只需更換滾動(dòng)體）；高速運(yùn)

10、動(dòng)時(shí)不會(huì)象滑動(dòng)導(dǎo)滑）；維護(hù)方便（只需更換滾動(dòng)體）；高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)象滑動(dòng)導(dǎo)軌那樣因動(dòng)壓效應(yīng)而浮起。軌那樣因動(dòng)壓效應(yīng)而浮起。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造比較困難，成本比較高；剛度較低；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造比較困難，成本比較高；剛度較低；抗振性較差；對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置?？拐裥暂^差；對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。滾動(dòng)導(dǎo)軌廣泛應(yīng)用滾動(dòng)導(dǎo)軌廣泛應(yīng)用 需要實(shí)現(xiàn)精密位移的機(jī)床，如坐標(biāo)鏜床、數(shù)控機(jī)床、仿形機(jī)需要實(shí)現(xiàn)精密位移的機(jī)床，如坐標(biāo)鏜床、數(shù)控機(jī)床、仿形機(jī)床。床。 外圓磨床砂輪架為實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給：外圓磨床砂輪架為實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給： 工具磨床為手搖工作臺(tái)輕便；工具磨床為手搖工作臺(tái)輕便； 立式車(chē)

11、床為提高速度；立式車(chē)床為提高速度； 平面平面磨床工作臺(tái)導(dǎo)軌為防止高速移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生浮起，以提高加磨床工作臺(tái)導(dǎo)軌為防止高速移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生浮起，以提高加工精度；工精度； 大型外圓磨床工作臺(tái)導(dǎo)軌為了減輕阻力和減少發(fā)熱等也采用大型外圓磨床工作臺(tái)導(dǎo)軌為了減輕阻力和減少發(fā)熱等也采用滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌。結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)體不作循環(huán)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)體不作循環(huán)運(yùn)動(dòng)滾珠、滾柱、滾針滾珠、滾柱、滾針 滾動(dòng)體作循環(huán)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)體作循環(huán)運(yùn)動(dòng)直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副、滾動(dòng)導(dǎo)軌直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副、滾動(dòng)導(dǎo)軌塊塊 圓周運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌圓周運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾珠、滾柱滾珠、滾柱 滾珠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，容易制造，成本較低滾珠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，

12、容易制造，成本較低 導(dǎo)軌表面屬于點(diǎn)接觸，剛度低，承載能力較小導(dǎo)軌表面屬于點(diǎn)接觸，剛度低，承載能力較小 適用于載荷較小的機(jī)床適用于載荷較小的機(jī)床滾柱導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌承載能力和剛度都比滾珠承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大導(dǎo)軌大應(yīng)用：載荷較大的機(jī)床，應(yīng)用：載荷較大的機(jī)床，應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛對(duì)導(dǎo)軌不平行度（扭曲）對(duì)導(dǎo)軌不平行度（扭曲）要求較高，否則要造成滾要求較高，否則要造成滾柱的偏移和側(cè)向滑動(dòng)，使柱的偏移和側(cè)向滑動(dòng)，使導(dǎo)軌磨損加劇和降低精度。導(dǎo)軌磨損加劇和降低精度。因此，滾柱最好做成腰鼓因此，滾柱最好做成腰鼓形，中間直徑比兩端大形，中間直徑比兩端大0.02mm0.02mm左右。左右。滾針導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌滾針導(dǎo)

13、軌的特點(diǎn)是滾針直徑小，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是滾針直徑小，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊與滾柱導(dǎo)軌相比，在同樣長(zhǎng)度內(nèi)可以排列更多的滾針，與滾柱導(dǎo)軌相比，在同樣長(zhǎng)度內(nèi)可以排列更多的滾針，因而承載能力較大，但摩擦力大一些。因而承載能力較大，但摩擦力大一些。適用于結(jié)構(gòu)尺寸受限制的場(chǎng)合。適用于結(jié)構(gòu)尺寸受限制的場(chǎng)合。 直到彈簧力剛剛大于直到彈簧力剛剛大于F F時(shí)，時(shí)，3 3才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦力隨著動(dòng)才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦力隨著動(dòng)摩擦系數(shù)的降低而變小，摩擦系數(shù)的降低而變小，3 3的速度相應(yīng)增大，同時(shí)彈簧相應(yīng)伸的速度相應(yīng)增大，同時(shí)彈簧相應(yīng)伸長(zhǎng)，作用在長(zhǎng)，作用在3 3上的彈簧力逐漸減小，上的彈簧力逐漸減小，3 3產(chǎn)生負(fù)加速度，速度降低，產(chǎn)生負(fù)加速度，速度降低，動(dòng)摩擦力相應(yīng)增大，速度逐漸下降，直到動(dòng)摩擦力相應(yīng)增大，速度逐漸下降，直到3 3停止運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件停止運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件1 1這時(shí)再重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一個(gè)周期。這時(shí)再重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一個(gè)周期。 對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)高于某一速度時(shí)，不會(huì)