导轨的选型及计算

1、导轨的选型及计算按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-15,各类导轨的主要特点及应用列于表中。表6-1导轨类型特点及应用导轨类型主要特点应用导轨类型主要特点应用滑动导轨1,结构简单，使用维修 方便。2,未形成完全液 体摩擦时低速易爬行3,磨损大寿命低，运动 精度不稳定普通机 床，冶金 设备上应 用普遍滚动导轨1,运动灵敏度咼，低速 运动平稳性好，定位精 度高。2,精度保持性好， 磨损少，寿命长。3,刚性 和抗振性差，结构复杂 成本咼，要求良好的保 护广泛用 于各类 精密机 床，数 控机 床，纺 织机械 等塑料 导轨1,动导轨表面贴塑料软 带等与铸铁或钢导轨 搭配，摩擦系数小，且动 静摩擦系

2、数搭配，不易 爬行,抗摩擦性能好。2, 贴塑工艺简单。3,刚度 较低，耐热性差容易蠕 变主要应用 与中大型 机床压强 不大的导 轨应用日 益广泛动压导轨1,速度高(90m/m in 600m/mi n), 形成液体摩擦2,阻尼大,抗阵性好3,结构简 单,不需复杂供油系统， 使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变 化。影响加工精度，低速 重载易出现导轨面接触主要用 语速度 高，精 度要求 一般的 机床主 运动导 轨镶钢， 镶金 属导 轨1,在支撑导轨上镶装有 一定硬度的不钢板或钢 带,提高导轨耐磨性，改 善摩擦或满足焊接床身 结构需要。2,在动导轨 上镶有青铜只类的金属 防止咬合磨损，提咼耐

3、磨性,运动平稳精度高镶钢导轨 工艺复 杂，成本 高。常用 于重型机 床如立 车，龙门 铳床的导 轨上静压导轨1,摩擦系数很小，驱动 力小。2,低速运动平稳 性好3,承载能力大，刚 性,吸阵性好4,需要一 套液压装置，结构复杂， 调整困难各种大 型，重 型机 床，精 密机 床，数 控机床 的工作 台6.1初选导轨型号及估算导轨长度X方向初选导轨型号为GGB20BAL2P 12 940 -4具体数据见机械设计 手册9-149 Y 方向初选导轨型号为 GGB20AAL2R2X1090-4导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动为何选用滚动直线导轨副：1) 滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小

4、，随动性极好。有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率小，只相当普通机械的十分之一2）承载能力大，刚度高。3） 能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时 间，降低成本。导轨的长度：由于导轨长度影响工作台的工作精度和高度，一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨长度。其公式为：L=H+S+ I-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L导轨长度H滑块的导向面长度S滑块行程 I 封闭高度调节量51 滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度52 滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度6.2计算滚动

5、导轨副的距离额定寿命X方向的导轨计算X方向初选导轨型号为 GGB20BAL2P 12 940 -4，查表9.3-73得，这种导 轨的额定动，静载荷分别为 Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。4个滑块的载荷按表9.3-48序号1的载荷计算式计算。其中工作台的最大重量为：G=100X 9.8=980NF仁 F2=F3=F4=1/4（ G1+F =250N1）滚动导轨的额定寿命计算公式为：zL= （fh f t fc fa Ca/ fwPc ）K=27166km式中L 额定寿命（km）;Ca 额定动载荷（KN ;P 当量动载荷（KN ;Fmax受力最大滑块所受的载荷（KN）;Z 导轨上的滑块数

6、；指数，当导轨体为滚珠时，=3;当为滚柱时；=10/3 ;K额定寿命单位（KM，滚珠时，K=50KM滚柱时，K=100KMfh 硬度系数；fh （滚道实际硬度（HRC ）。由于产品技术要求规定，滚道硬度不得低于 58HRC故通常可取fh =1 ft 温度系数，查表6-2，得ft=1表6-2温度系数工作温度/ C100100150150200200250ft10. 900. 730. 60fc 接触系数，查表6-3 ;得fc=1表6-3接触系数每根导轨上 的滑块数12345fc1 . 000. 810. 720. 660. 61fa 精度系数，查表6-4 ;取fa=1.5表6-4精度系数工作条件

7、fa无外部冲击或振动的低速运动的场合，速度小于15m/min11.5无明显冲击或振动的场合，速度为1560m/min1.52有外部冲击或咼速运动的场合，速度大于60m/mi n23.5fw载荷系数，查表6-5 ;得fw=1表6-5载荷系数精度等级2345fw1 . 01 . 00. 90. 9则 L=27166Km2）寿命时间的计算当行程长度一定，以h为单位的额定寿命为:L 1032La n2 6027166 1032 0.74 1 60-30592.3h式中Lh寿命时间（h）L额定寿命（km）La行程长度（m）压每分钟往返次数则 Lh =305923h工况为：每天开机6个小时，每年300个工

8、作日，则预计寿命年限为：L=30592.3/300 X 6=16.9 年同理求出丫方向滚动导轨副的距离额定寿命：L=26340.1kmL=25230h=14年6.3导轨材料与热处理机床滑动导轨常用材料主要是灰铸铁和耐磨铸铁。灰铸铁通常以HT200或HT300做固定导轨，以HT150或HT200做动导轨。JB/T3997-1994标准对普通灰铸铁导轨的硬度要求如表 6-6何所示表6-6灰铸铁导轨硬度要求硬度要求（HBS）硬度不均匀性（HBS）导轨长度/mm导轨铸件重量/t不低于不咼于导轨长度/mm硬度差不超 过 2500-190255250031802412500355175241由几何件连45

9、10165241接的导轨常用耐磨铸铁与普通铸铁耐磨性比较见表6-7表6-7常用耐磨铸铁耐磨铸铁名称耐磨性咼于普通铸铁倍数磷铜钛耐磨铸铁1.5 2高磷耐磨铸铁1钒钛耐磨铸铁12稀土铸铁1铬钼耐磨铸铁1导轨热处理：一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精度导 轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。常用导轨淬火方法有：1）中频淬火，淬硬层深度（12）mm硬度（4550）HRC2）接触加热自冷表面淬火，淬硬深度（0.20.25）mm,显微硬度600HM左右这种淬火方法主要用于大型铸件导轨。6.4导轨的技术要求641表面粗糙度1）刮研导轨 刮研导轨具有接触好、变形小、可以存油、外观美等特点，

10、但劳动强度大、生产率低。主要用于高精度导轨。刮研导轨轨面每25mM25mn面积内的接触点数不得少于表 6-8的规定。表6-8 刮研导轨面25mnX 25mm内接触点数机床类别滑动导轨移置导轨镶条、压板 滑动面每条导轨宽度/ mm250250100100川级和川级以上2016161212级1612121010V级1088662）导轨 生产率高，是加工淬硬导轨唯一方法，磨削导轨表面粗糙度应达到的要求,见表6-910。接触面要求见表6-1010。表6-9磨削导轨表面粗糙度Ra机床类型动导轨固定导轨中小型大型重型中小型大型重型川级 和川 级以上0.20.4(0.10.2)0.40.8(0.2 0.4)

11、0.8(0.4)0.10.2(0.05 0.1)0.20.4(0.1 0.2)0.4(0.2)级0.4(0.2)1.6(0.8)1.6(0.8)0.2(0.1)0.4(0.2)0.8(0.4)V级0.8(0.4)1.6(0.8)1.6(0.8)0.4(0.2)0.8(0.4)1.6(0.8)注:1.滑动速度大于0.5时,粗糙度应降低一级（括号内数值）。2.淬硬导轨的表面粗糙度应降低一级（括号内数值）。表6-10磨削导轨表面的接触指标（）机床类型滑（滚）动导轨移置导轨全长上全宽上全长上全宽上川级和川级以上80707050级75606545V级70506040注：1.宽度接触达到要求后，方能作长度

12、的评定。2.镶条按相配导轨接触指标检验。6.4.2几何精度导轨的几何精度主要是指导轨的直线度和导轨间的平行度，垂直度等。具体相关的几何精度参阅有关机械的精度标准。本机构导轨精度取3级。6.5导轨设计和使用注意事项正确合理地设计和使用滚动直线导轨副，可以提高耐用度和精度保持性，减 少维修和保养时间。为此，应注意如下事项：1）尽量避免力矩和偏心载荷的作用 滚动直线导轨副样本中给出的额定动， 静载荷,都是在各个滚珠受载均匀的理想状态下算出的。 因此，必须十分注意避免 力矩载荷和偏心载荷。否则，一部分滚珠承受的载荷，有可能超过计算Ca值时确 定的许用接触应力，导致过早的疲劳破坏或产生压痕并出现振动，噪

13、声，降低移动 精度等现象。2）提高刚度，减少振动 适当预紧可以提高刚度，均化滚动体的受力从而提高寿命,并在一定程度上提高阻尼。但是预紧力过大会增加导轨副的摩擦阻力，增加发热，降低使用寿命。因此预紧力有其最佳值。滚动支承的阻尼较小，因此要尽可能使它承受恒定的载荷。有过大的振动和 冲击载荷的场合不宜应用直线滚动导轨副。为了减少振动，可以在移动的工作台 上加装减振装置。条件许可时可安装锁紧装置，加工时把不移动的工作台固定。3）降低加速度的影响 直线滚动导轨副的移动速度可以高达 600m/min。起 动和停止时，将产生一个力矩，使部分滚动体受载过大，造成破坏。因此，如果加速 度较大,应采取以下措施：减轻被移动物体的质量，降低物体的重心，采取多级制 动以降低加速度，在启动和制动时