导轨的选型和计算

导轨的选型及计算按结构特点与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型轨类主要特点应用导轨类型主要特点应用1,运动灵敏度高,低速广泛用运动平稳性好,定位精于各类度高。2,精度保持性精密机1,结构简单,使用维修滑动导方便。体摩擦时低速易爬行2,未形成完全液冶金设备滚动导轨好,磨损少,寿命长。3,床,数控普通机床,轨上应用普3,磨损大寿命低,运动遍刚性与抗振性差,结构机床,纺复杂成本高,要求良好织机械精度不稳定的保护等1,速度高1,动导轨表面贴塑料软带等与铸铁或钢导轨主要应用搭配,摩擦系数小,且动与中大型形(90m/min~600m/min),成液体摩擦2,阻尼主要用大,抗阵性好3,结构简语速度单,不需复杂供油系统,高,精度使用维护方便4,油膜厚要求一度随载荷与速度而变般的机化。影响加工精度,低床主运塑料导静摩擦系数搭配,不易机床压强动压导轨轨爬行,抗摩擦性能好。不大的导2,贴塑工艺简单。3,刚轨应用日度较低,耐热性差容易益广泛蠕变动导轨速重载易出现导轨面接触一定硬度的不钢板或1,在支撑导轨上镶装有镶钢导轨1,摩擦系数很小,驱动各种大力小。2,低速运动平稳型,重型性好3,承载能力大,刚机床,精性,吸阵性好4,需要一密机床,套液压装置,结构复杂,数控机工艺复杂,镶钢,镶改善摩擦或满足焊接钢带,提高导轨耐磨性,成本高。金属导床身结构需要。2,在动常用于重静压导轨导轨上镶有青铜只类型机床如轨立车,龙门提高耐磨性的金属防止咬合磨损,运动平稳,铣床的导调整困难床的工作台轨上精度高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[6]具体数据见《机械设计手册》9-149Y方向初选导轨型号为导轨的运动条件为常温,平稳,无冲击与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与灵敏度。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,制造与装配工作,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与高度,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+△l-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△l—封闭高度调节量S1—滑块到上死点时,滑块露出导轨部分的长度S2—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,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=100×9、8=980NF1=F2=F3=F4=1/4(G1+F)=250N1)滚动导轨的额定寿命计算公式[6]为:L=(fhftfcfaCa/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;——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=100KM;fh——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6-2[7],得表6-2温度系数=1100~1500.90150~2000.73200~2500.60工作温度/1fc——接触系数,查表6-3;得表6-3接触系数=1每根导轨上12345的滑块数1.000.810.720.660.61fa——精度系数,查表6-4;取=1、5表6-4精度系数工作条件无外部冲击或振动的低速运动的场合,速度小于15m/min1~1、51、5~22~3、5无明显冲击或振动的场合,速度为15~60m/min有外部冲击或高速运动的场合,速度大于60m/minfw——载荷系数,查表6-5;得表6-5载荷系数=1精度等级23451.01.00.90.9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:式中——寿命时间(h)L——额定寿命(km)La——行程长度(m)——每分钟往返次数则工况为: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、3/300×6=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就是灰铸铁与耐磨铸铁。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[10]表6-6灰铸铁导轨硬度要求所示硬度要求(HBS)导轨长度/mm硬度不均匀性(HBS)导轨铸件重量/t不低于不高于导轨长度/mm硬度差不超过≤2500-190255≤250025>2500>3>5180175241241>2500由几何件连4535接的导轨>10165241常用耐磨铸铁与普通铸铁耐磨性比较见表6-7[8]表6-7常用耐磨铸铁耐磨铸铁名称磷铜钛耐磨铸铁高磷耐磨铸铁钒钛耐磨铸