机床导轨的设计

章机床导轨的设计

节概述一、功用和分类1.运动轨迹（1）直线运动导轨（2）圆周运动导轨2.摩擦性质（1）滑动导轨：静压导轨动压导轨（2）滚动导轨3.工作性质（1）主运动导轨（2）进给运动导轨（3）移置导轨（4）卸荷导轨2021/5/91二、导轨应满足的基本要求1.导向精度导轨运动轨迹的精确度。2.精度保持性耐磨性3.刚度本身刚度接触刚度4.低速运动平稳性“爬行”：低速运动动静摩擦系数自激振动2021/5/92三、导轨的主要失效形式1.磨损（1）磨粒磨损导轨面间的坚硬微粒：切屑尘土等（2）咬合磨损局部压强高，破坏吸附膜，裸露，冷焊2.疲劳和压溃滚动导轨多见失效形式疲劳：表层接触应力疲劳剥落压溃：接触应力过大，产生塑性变形2021/5/93四、导轨的材料及其特点1.铸铁－铸铁：较精密机床灰铸铁与孕育铸铁、高磷铸铁和合金铸铁2.铸铁－淬硬铸铁支承导轨:HT200表面淬火,高出HB15~453.铸铁－淬硬钢板碳素钢(T10A,T8A)或合金钢(40Cr等)4.塑料－铸铁：粘贴聚四氟乙烯软带5.有色金属－铸铁：重型机床在动导轨上镶装有色金属板ZQSn6-6-3ZQAl-9-22021/5/942021/5/95第二节普通滑动导轨一、直线运动导轨导轨面的组成平面：4种矩形：刚度高承载能力大制造方便精度差三角形：性能与顶角大小有关燕尾形导轨:承受颠覆力矩刚度差制造困难圆柱形导轨：制造容易磨损后难以补偿常用组合形式：双三角形双矩形三角形－矩形矩形－燕尾形双圆柱导轨2021/5/962021/5/972021/5/98二、圆周运动导轨平面圆环导轨：承载能力大制造方便只能承受轴向载荷应用：立式车床圆工作台磨床等锥面圆环导轨：导向性好可承受轴向和径向载荷V形圆环导轨：可承受较大轴向力、径向力和颠覆力矩制造和装配比较困难应用：立式车床的花盘导轨2021/5/992021/5/910三、导轨的间隙调整及导向面的选择1.压板调整（1）刮研或修磨（2）螺钉调节（3）改变垫片2.镶条调整（1）平镶条：在着力点有挠曲变形，刚度低（2）斜镶条：斜度1：100～1：40（3）镶条的位置：窄导向－－较好宽导向2021/5/9112021/5/9122021/5/913四、滑动导轨的设计计算1.导轨的受力分析外力：重力切削力牵引力反力：各导轨面支反力和支反力矩例：数控车床纵向导轨2021/5/9142.导轨的压强计算和压强分布导轨的长度远大于宽度，故简化为一维力F引起的压强pF：

pF=F/aL倾覆力矩M：M=(PM/2)(aL/2)故导轨上所受的最大、最小压强为：

Pmax(min)＝pF±pM＝F(1±6M/FL)/aL关于参数M/FL取值的讨论：M/FL>1/6梯形分布M/FL=1/6三角形M/FL=1/2如果没有压板pmax=∞2021/5/9153.合理设计导轨的布局减少磨损对加工精度的影响例：车床导轨矩形—山形组合导轨面的磨损量在X、Z方向引起位移：

x1=ubsinβ－uasinαz1=ubcosβ+uacosα

磨损不均匀导致刀架的转动：γ角

敏感方向为刀尖水平位移△d减小△d的措施：增大导轨间距导轨为对称三角形增大凸三角形导轨内侧面宽度2021/5/916第四节滚动导轨优点：1.摩擦系数小2.动、静摩擦系数很接近3.润滑方便缺点：1.抗振性差2.需要防护，对污染敏感2021/5/917一、滚动导轨的结构形式1.直线滚动导轨副2.滚动导轨块承载能力和刚度较大有专业厂家生产二、滚动导轨的预紧预紧虽增加刚度，但牵引力也显著提高目标：刚度提高而牵引力增加不大预紧方法：1.采用过盈配合：预紧力应大于载荷2.采用调整元件预