第九章 導(dǎo)軌.ppt

1、第九章 導(dǎo)軌 第一節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類和應(yīng)滿足的要求,一、導(dǎo)軌的功用和分類 1、導(dǎo)軌的功用 功用是導(dǎo)向和承載。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫做支承導(dǎo)軌。 2、導(dǎo)軌的分類 1）按運(yùn)動(dòng)軌跡分 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間相對(duì)運(yùn)動(dòng) 速度較高。 2）按工作性質(zhì)分 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間相對(duì)運(yùn) 動(dòng)速度較低。機(jī)床中多數(shù)導(dǎo)軌 屬于進(jìn)給導(dǎo)軌。 移置導(dǎo)軌 只用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置， 移置后固定，在加工時(shí)沒有相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。,3）按摩擦性質(zhì)分 滑動(dòng)導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓油膜，屬于純液體 摩擦，多用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。 動(dòng)壓導(dǎo)軌當(dāng)導(dǎo)軌面間的相對(duì)滑動(dòng)速度

2、達(dá)到一定值后， 液體的動(dòng)壓效應(yīng)使導(dǎo)軌油腔處出現(xiàn)壓力油 楔，把兩個(gè)導(dǎo)軌面分開，形成液體摩擦， 這種導(dǎo)軌只用于高速場(chǎng)合，故僅用作主運(yùn) 動(dòng)導(dǎo)軌。 普通滑動(dòng)導(dǎo)軌混合摩擦導(dǎo)軌，速度不高，導(dǎo)軌面仍處 于直接接觸狀態(tài)。大多數(shù)普通滑動(dòng)導(dǎo)軌 屬于這一類。 滾動(dòng)導(dǎo)軌：兩導(dǎo)軌面間裝有滾動(dòng)元件，具有滾動(dòng)摩擦的性質(zhì)，廣泛 地應(yīng)用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)。,4）按受力情況分 開式導(dǎo)軌在重力和外載作用下，使導(dǎo)軌面能保持始終貼合。 閉式導(dǎo)軌在外力作用下，產(chǎn)生大的傾覆力 矩，使導(dǎo)軌面不能始終保持貼合。,二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 1、導(dǎo)向精度 導(dǎo)軌在空載下運(yùn)動(dòng)和切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。 （1）幾何精度 直線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌

3、 導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱A項(xiàng)精度） 導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱B項(xiàng)精度） 兩導(dǎo)軌面間的平行度（簡(jiǎn)稱C項(xiàng)精度） 其精度值可參考有關(guān)機(jī)床精度檢查標(biāo)準(zhǔn)。,（2）接觸精度 磨削和刮研的導(dǎo)軌表面，接觸精度按JB2278的規(guī)定，采用著色法進(jìn)行檢查，用接觸面所占的百分比或2525平方毫米面積內(nèi)的接觸點(diǎn)數(shù)衡量。 影響導(dǎo)向精度的因素： 制造精度；導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式；裝配質(zhì)量；導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形；對(duì)于動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌還有油膜剛度。,2、精度保持性 其影響因素主要是磨損。 提高耐磨性以保持精度是提高機(jī)床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一。 常見的磨損有：磨料磨損、粘著磨損、接觸疲勞。 3、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 即不出現(xiàn)爬

4、行現(xiàn)象。 其平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料和潤(rùn)滑有關(guān)；與動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值有關(guān)；與傳動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈的剛度等因素有關(guān)。 4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好：設(shè)計(jì)時(shí)要注意使導(dǎo)軌的制造和維護(hù)方便。,第二節(jié) 導(dǎo)軌的材料 對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是：耐磨性高、工藝性好和成本低等。 一、鑄鐵 鑄鐵是一種成本低，優(yōu)良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。在動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌中都有應(yīng)用。 灰鑄鐵：在潤(rùn)滑與防護(hù)較好的條件下有一定的耐磨 性。HT200。精度不高，次要導(dǎo)軌。 孕育鑄鐵：耐磨性高于灰鑄鐵。HT300。普通精度。 耐磨鑄鐵：含合金元素，耐磨性高于孕育鑄鐵。 精密機(jī)床。 熱處理：導(dǎo)軌的表面淬火，采用淬火的方法

5、提高鑄 鐵導(dǎo)軌表面的硬度，增強(qiáng)抗磨料磨損、粘 著磨損的能力，防止劃傷與撕傷，提高導(dǎo) 軌的耐磨性。,二、鋼 采用淬火鋼或氮化鋼的鑲鋼支承導(dǎo)軌，可大幅度提高導(dǎo)軌的耐磨性。 鑲鋼導(dǎo)軌材料有幾類： （1）合金工具鋼或軸承鋼，牌號(hào)為9Mn2V、CrWMn、GCr15等； （2）高碳工具鋼，牌號(hào)為T8A、T10A等； （3）中碳鋼，牌號(hào)為45、40Cr； （4） 低碳鋼，牌號(hào)為20Cr； （5） 氮化鋼，牌號(hào)為38CrMoAlA。 鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜、加工較困難、成本也較高，多用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上。,三、有色金屬 用于鑲裝導(dǎo)軌的有色金屬板材料，主要有錫青銅ZQSn6-6-3和鋁青銅ZQAl9-4。它們多

6、用于重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。這種材料的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性較高，可以防止撕傷和保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和提高移動(dòng)精度。 四、塑料 優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕拉能力強(qiáng)、低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低。在各類機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。 五、導(dǎo)軌副材料的選用 在導(dǎo)軌副中，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)分別采用不同的材料。如果采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理使雙方具有不同的硬度。,第三節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 一、導(dǎo)軌的截面形狀與組合 1、導(dǎo)軌的截面形狀：三角形、矩形、燕尾形和圓形。一對(duì)導(dǎo)軌副一凸一凹。,2、窄式、寬式導(dǎo)軌 窄式導(dǎo)軌：用一條導(dǎo)

7、軌面的兩側(cè)面導(dǎo)向， 導(dǎo)向精度高。 寬式導(dǎo)軌：用兩條導(dǎo) 軌的兩外側(cè)面導(dǎo)向。,3、導(dǎo)軌的組合 （1）雙三角形導(dǎo)軌（12-3a）：導(dǎo)向性和精度保持性都高，磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，加工、檢驗(yàn)和維修都比較困難，多用于精度要求較高的機(jī)床。 （2）雙矩形導(dǎo)軌（12-3b） ：這種導(dǎo)軌的剛度高，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。 （3）三角形和矩形導(dǎo)軌的組合（12-3c） ：兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用很廣。 （4）燕尾形導(dǎo)軌（12-3d） ：可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最少的一種結(jié)構(gòu)，間隙調(diào)整方便。這種導(dǎo)軌剛性較差，加工、檢驗(yàn)和維修都不大方便

8、，適用于受力小，層次多、要求間隙調(diào)整方便的地方。 （5）矩形和燕尾形導(dǎo)軌的組合（12-3e） ：兼有調(diào)整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點(diǎn)，多用于橫梁、立柱和搖臂的導(dǎo)軌副等。 （6）雙圓柱導(dǎo)軌的組合（12-3f） ：制造方便，不易積存較大的切屑的優(yōu)點(diǎn)，但間隙難以調(diào)整，磨損后也不易補(bǔ)償。常用于移動(dòng)件只受軸向力場(chǎng)合。,二、導(dǎo)軌間隙的調(diào)整 原因：配合過(guò)緊不僅操作費(fèi)力還會(huì)加快磨損；配合過(guò)松則將影響運(yùn)動(dòng)精度，甚至?xí)a(chǎn)生振動(dòng)。 1、鑲條 鑲條用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。常用的有平鑲條和楔形鑲條兩種。 （1）平鑲條：靠調(diào)整螺釘移動(dòng)鑲條的位置調(diào)整間隙。調(diào)整

9、方便，制造容易，鑲條較薄時(shí)，容易變形，剛度較低。目前應(yīng)用已較少。 （2）楔形鑲條：調(diào)整螺釘帶動(dòng)鑲條作縱向移動(dòng)以調(diào)節(jié)間隙。比平鑲條剛度高，但加工稍困難。,2、壓板 用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。 這種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較 這種方法比刮、磨壓板方便， 多，但調(diào)整要麻煩些。 但調(diào)整量受墊片厚度的限制， 而且降低了結(jié)合面的接觸剛度。,第四節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算 一、驗(yàn)算滑動(dòng)導(dǎo)軌的步驟 、受力分析 、計(jì)算導(dǎo)軌的壓強(qiáng),二、導(dǎo)軌的受力分析,三、按線性分布 的導(dǎo)軌的壓強(qiáng),每個(gè)導(dǎo)軌面上所受的載荷，都可歸結(jié)為一個(gè)集中力F和一個(gè)傾覆力矩M。,F在動(dòng)導(dǎo)軌上引起的壓強(qiáng)（MPa）為： pF=F/aL M在動(dòng)導(dǎo)軌上引

10、起的壓強(qiáng)（MPa）為 所以 pM =6M/aL2,由于力F與力矩M 同時(shí)作用，因此導(dǎo)軌所受的最大、最小和平均壓強(qiáng)分別為,1.當(dāng)6M/FL=0，即M=0時(shí)，導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)p=pmax=pmin=pav，這時(shí)導(dǎo)軌的受力情況最好，但這種情況在切削時(shí)實(shí)際上幾乎是不存在的。 2.當(dāng)06M/FL1，這是一種較好的受力情況。 3.當(dāng)6M/FL=1，pmin=0，這是一種使動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌在全長(zhǎng)接觸的臨界狀態(tài)。 4.當(dāng)6M/FL1，應(yīng)采用有壓板的閉式導(dǎo)軌。 壓板與輔助導(dǎo)面間的間隙為，主導(dǎo)軌面的間隙為。 當(dāng) 時(shí)，壓板不起作用。 當(dāng) 時(shí)，壓板起作用。,第五節(jié) 各種滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 一、動(dòng)壓導(dǎo)軌,二、普通滑動(dòng)導(dǎo)軌

11、,三、靜壓導(dǎo)軌,四、卸荷導(dǎo)軌 1、機(jī)械卸荷導(dǎo)軌,2、液壓卸荷導(dǎo)軌 3、自動(dòng)調(diào)節(jié)氣壓卸荷導(dǎo)軌,第七節(jié) 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 一、導(dǎo)軌的潤(rùn)滑 1、潤(rùn)滑的目的、要求與方式 潤(rùn)滑的目的：是為了降低摩擦力、減少磨損、降低溫 度和防止生銹。 潤(rùn)滑要求：供給導(dǎo)軌清潔的潤(rùn)滑油，油量可以調(diào)節(jié)， 盡量采取自動(dòng)和強(qiáng)制潤(rùn)滑，潤(rùn)滑元件要可靠，要有安 全裝置。 潤(rùn)滑方式：人工定期向?qū)к壝鏉灿停辉谶\(yùn)動(dòng)部件上裝 油杯，使油沿油孔流或滴向?qū)к壝妫辉谶\(yùn)動(dòng)部件上裝 潤(rùn)滑電磁泵或手動(dòng)潤(rùn)滑泵。,2、潤(rùn)滑油的選擇 導(dǎo)軌常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，滑動(dòng)導(dǎo)軌用潤(rùn) 滑油，滾動(dòng)導(dǎo)軌則兩種都可用。 導(dǎo)軌潤(rùn)滑油的粘度可根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤(rùn)滑方式 選

12、擇。高速低載荷可用粘度較低的油，反之則用粘度 較高的油。 滾動(dòng)導(dǎo)軌支承多采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄漏， 不需經(jīng)常加油；缺點(diǎn)是塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌，因此 對(duì)防護(hù)要求較高，易被污染又難以防護(hù)的地方，可用 潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。,二、導(dǎo)軌的防護(hù) 防止或減少導(dǎo)軌副磨損的重要方法之一，就是對(duì)導(dǎo)軌 進(jìn)行防護(hù)。目前，防護(hù)裝置已有專門工廠生產(chǎn)，可以 外購(gòu)。導(dǎo)軌防護(hù)方式有以下幾種： 1、刮板式 這種方法能刮除落在導(dǎo)軌面上的塵削屑，屬于間接防 護(hù)裝置。這種裝置廣泛應(yīng)用于外露導(dǎo)軌的防護(hù)。,2、伸縮式 是把導(dǎo)軌全部封閉起來(lái)的結(jié)構(gòu)，防護(hù)可靠，在滾動(dòng)導(dǎo) 軌與滑動(dòng)導(dǎo)軌中都有應(yīng)用。,第八節(jié) 提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 從設(shè)計(jì)角度提高耐磨性

13、的基本思路是：盡量爭(zhēng)取無(wú)磨 損；在無(wú)法避免磨損時(shí)盡量爭(zhēng)取少磨損、均勻磨損以 及磨損后能夠補(bǔ)償，以便提高使用期限。 一、爭(zhēng)取無(wú)磨損 磨損的原因：是配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸 并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 不磨損的條件：配合面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸； 接觸時(shí)則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 配合面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸的辦法之一是保證 完全的液體潤(rùn)滑，使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_。,二、爭(zhēng)取少磨損 爭(zhēng)取無(wú)磨損只能在少數(shù)和特殊情況下才能做到。多數(shù) 情況只能爭(zhēng)取少磨損以延長(zhǎng)工作期限。 爭(zhēng)取少磨損的措施： 1、降低壓強(qiáng) 可采用加大導(dǎo)軌的接觸面和減輕負(fù)荷的方法來(lái)降低壓 強(qiáng)。 2、改變摩擦性質(zhì) 用滾動(dòng)副代替滑動(dòng)副，可以減少磨損。

14、3、正確選擇摩擦副的材料和熱處理 4、加強(qiáng)防護(hù),三、爭(zhēng)取均勻磨損 磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽蟆?爭(zhēng)取均勻磨損的措施： 1、力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布。 2、盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩。 3、保證支承件有足夠的剛度。 4、摩擦副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的那一件硬度應(yīng)高些。 四、磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量 磨損后間歇變大了，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補(bǔ)償這 個(gè)間隙。 補(bǔ)償方法：可以是自動(dòng)的連續(xù)補(bǔ)償，也可以是定期的 人工補(bǔ)償。,第九節(jié) 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,一、爬行的現(xiàn)象及其影響,二、對(duì)爬行現(xiàn)象的分析,（1）靜摩擦力和動(dòng)摩擦力之差，差值越大，越容易產(chǎn)生爬行。 （2）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度越差，越容易產(chǎn)生爬行 （3）運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量越大，越容易產(chǎn)生爬行 （4）當(dāng)導(dǎo)軌面之間的阻尼較大時(shí)，有利于減輕或消除爬行。,三、產(chǎn)生爬行的原因,四、消除爬行的措施,設(shè)計(jì)低速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)估算其臨界速度。 如果所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的最低速度低于臨界速度時(shí)，應(yīng)采取措施降低其臨界速度，以避免產(chǎn)生爬行。 運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量往往由于結(jié)構(gòu)要求成為定值，