导轨的选型及计算

1、导轨的选型及计算与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6-1 5,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 型主要特点应用滑1,结构简 单，使用维 修方便。2,普通机床，未形成完全, , ,动冶金导液体摩擦时设备轨低速易爬行上应3,磨损大寿 命低，运动 精度不稳定用普 遍导轨类型主要特点应 用滚动 导轨1,运动灵敏 度高，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 高，要求良 好的保护广 泛 用 于 各 类 精 密 机 床, 数 控 机床,塑料导轨1,动导轨表 面贴塑料软 带等

2、与铸铁 或钢导轨搭 配，摩擦系 数小，且动 静摩擦系数 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/min6 00m/min), 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， 低速重载易要 用 语 速 度 高, 精 度 要 求般 的 机 床出现导轨面镶 钢, 镶 金 属 导 轨接触运 动 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

3、 轨耐磨性， 改善摩擦或 满足焊接床 身结构需 要。2,在动 导轨上镶肩 青铜只类的 金属防止咬 合磨损，提 高耐磨性， 运动平稳精 度高镶钢 导轨 工艺 复杂，成本|oj。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GGB20BAL2P12 940 4 6具体数据见机械设计 手册9-149 Y 方向初选导轨型号为

4、 GGB20AAL 2P 2 1090 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，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 问，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+ 1-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L导轨

5、长度H一滑块的导向面长度S一滑块行程 1一封闭高度调节量S1一滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度S2一滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度6.2计算滚动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 GGB20BAL2P12 940 4 ,查表9.3-73 1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=980NF1=F2=F3=F4=1/4 （G1+D =250N1）滚动导轨的额定寿命计算公式6为：L= （fh f t fc fa Ca/ fwP

6、c ）K=27166km式中L 额定寿命（knj）；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；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 =1ft 温度系数，查表6-27,得ft=1表6-2温度系数工作温度/0C100100150150200200250ft10. 900. 730. 60fc 接触系数，查表 6-3;得fc=1表6-3接触

7、系数每根导12345轨上的滑块数fc1. 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fa无外部冲击或振动的低速运动的场合，速度小于 15m/min1-1.5无明显冲击或振动的场合，速度为1560m/min1.52有外部冲击或高速运动的场合，速度大于 60m/min2-3.5fw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f,以h为单位的额定寿命为：L 10327166 103Lh 30592.3h2La n2 60

8、2 0.74 1 60式中 Lh 寿命时间（h）L贞/is后 叩（knj）La行程长度（Mn2 每分钟往返次数则 Lh 30592.3h工况为：每天开机6个小时，每年300个工作日，则预计寿命年限为：Lh=30592.3/300 X 6=16.9 年同理求出Y方向滚动导轨副的距离额定寿命：L=26340.1kmLh=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6-610所示表6-6灰铸铁导轨硬度要求硬度要求(H

9、BS)硬度不均匀性(HBS)导轨 长度/mm导轨 铸件 重量/t不低 于不图于导轨长度/mm硬度 差不 超过2500-190255250025>2500>3180241>250035>5175241由几何 件连接 的导轨45>10165241常用耐磨铸铁与普通铸铁耐磨性比较见表 6-7网表6-7常用耐磨铸铁耐磨铸铁名称耐磨性高于普通铸铁倍数磷铜钛耐磨铸铁1.52高磷耐磨铸铁 帆钛耐磨铸铁 稀土铸铁 铭铝耐磨铸铁导轨热处理：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（1

10、2）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600HMfc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6.4.1 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 ，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25mme25mms积内的接触点数不得少于表 6-89的规定。表6-8 刮研导轨面25mn 25mnm3接触点数机床类别骨动导 移置导 镶条、压板轨 轨 滑动面每条导轨宽度/mm25251010in级和in级以2016161212上IV级1612121010V级1088662）导

11、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机动导轨固定导轨床中小 大型重型中小型大型重型类型型m0.2 0.40.8(0.1 0.2 0.4(级0.4(00.8(00.4)0.2(0.0.4(0 0.2)和.1.205.1m0.2)0.4)0.1)0.2)以上IV0.4(01.6(01.6(0.2(0.0.4(0 0.8(级.2).8)0.8)1).2)0.4)V0.8(01.6(01.6(0.4(0.0.8(01.6(级.4).8)0.8)2).4)0.8)注:1.滑动速度大于0.5时，粗

12、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in级和 田级以 上80707050IV级75606545V级70506040注:1.宽度接触达到要求后，方能作长度的评定。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

13、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，