第十二章机床导轨的设计

? （4）矩形和燕尾形导轨的组合：
? 能承受较大力矩,调整方便，多用在横梁、 立柱、摇臂导轨中
? ⑸双圆柱导轨组合： ? 常用于拉床、机械手上
? 二、圆周运动导轨 ? 回转运动导轨的截面形状有三种： ? 平面环形、锥面环形和双锥面环形导轨。 ? （1）平面环形导轨：
? 结构简单、制造方便、能承受较大的轴向 力，但不能承受径向力，因而必须与主轴 联合使用，由主轴来承受经向载荷
? 主要由耐磨性决定
? 导轨的磨损有：磨粒磨损
?
粘接磨损（咬合）
?
接触疲劳
? 4、低速运动平稳性
? 导轨低速运动或微量位移时，不产生爬行
? 平稳性与导轨的结构、材料、润滑、动、 静摩擦系数差值、传动链刚度有关
? 5、结构简单、工艺性好
第二节 普通滑动导轨
? 一、直线运动导轨 ? 1、直线导轨的截面形状 ? 主要有四种：
? 小顶角用于轻载荷精密机械，大顶角用于 大型或重型机床。
? 三角形导轨结构有对称式和不对称式两种
? ⑶燕尾形导轨：
? 承载较大的颠覆力矩，导轨的高度较小， 结构紧凑，间隙调整方便。但刚度性较差， 加工检验维修都不大方便。
? 适于受力小、层次多、要求间隙调整方便 的部位
? ⑷圆柱形导轨：
? 制造方便，工艺性好，但磨损后较难调整 和补偿间隙。主要用于受轴向负荷的轨， 应用较少
? 四、塑料
?
在动导轨上镶装塑料
? 特点：
? 摩擦系数低、耐磨性高、抗撕伤能力强、 低速时不易出现爬行、加工性和化学稳定 性好、工艺简单、成本低
? 应用范围：
? 在各类机床上都有应用，特别是用在精密 机床、数控和重型机床的动导轨上
? 1、塑料软带
? 主要是氟塑料导轨软带，粘接在动导轨上
? 组成：以聚四氟乙烯为基体，添加一定比 例的耐磨材料
? 铸铁具有良好的减振性和耐磨性，易于铸 造和切削加工，成本低
? 铸铁导轨：良好的抗振性，工艺性和耐磨 性
? 常用铸铁：
? 灰铸铁 HT200 用于次要导轨、移置导轨
? 孕育铸铁 HT300 加入孕育剂，耐磨性好， 应用较广泛
? 耐磨铸铁 加入合金元素，如高磷铸铁、磷 铜钛铸铁、钒钛铸铁，耐磨性比孕育铸铁 高一倍，力学性能好，成本高，多用于精 密机床
? ⑤氮化钢
? 38CrMoAlA 渗氮处理 表面硬度 HV≥850
?
（维氏硬度）
? 三、有色金属 ? 有色金属作导轨主要是镶装结构
? 材料特点是耐磨性较高，可防止撕伤，保 证运动的平稳性和移动精度
? 与铸铁的支承导轨相搭配，多用于重型机 床的动导轨上
? 主要牌号：锡青铜 ZQSn6-6-3
?
铝青铜 ZQAl 9-4
? （2）鑲条：调整矩形导轨和燕尾形导轨的 侧向间隙。常用的鑲条有平鑲条和斜鑲条 (楔形)两种
? 平鑲条：
? 斜鑲条：（厚度的变化） ? 斜度为 1︰100～1︰40
第三节
导轨的材料
? 对导轨材料的要求： ? 耐磨性高、工艺性好、成本低 ? 主要材料有： ? 铸铁、钢、有色金属、塑料 ? 一、铸铁
? 2、导轨的组合形式
? （1）双三角形导轨：不需要鑲条调整间隙， 接触刚度好，导向性和精度保持性好，但 工艺性差，加工、检验和维修都不方便
? （2）双矩形导轨：
? 承载能力大、制造简单。导向方式有两 种——宽式组合和窄式组合
? （3）矩形和三角形导轨的组合： ? 导向性好，刚性高，制造方便，应用最广
? 铸铁导轨的淬火
? 采用铸铁作支承导轨的，多数都要淬硬
? 导轨表面淬火的方法：
? ①感应淬火 高频淬火
?
中频淬火
? 硬度可达 45～55 HRC，耐磨性可提高近2倍
? ②火焰淬火
? 淬硬层深，耐磨性好，但变形较大，增加 了磨削加工量
? 二、钢 ? 用钢作导轨，多采用镶装结构，工艺复杂、成本
较高，钢导轨表面不允许打孔
? 淬火钢和氮化钢作支承导轨，可大幅提高导轨的 耐磨性
? 常用镶钢导轨材料有： ? ①合金工具钢或轴承钢 ? 9Mn2V、CrWMn、GCr15 等 HRC≥60 ? ②高碳工具钢 ? T8A、T10A 等 HRC≥58
? ③中碳钢
? 45﹟、40Cr HRC≥48
? ④ 低碳钢
? 20Cr 渗碳淬硬 HRC≥60

? （2）锥面环形导轨：
? 除能承受轴向载荷外，还能承受一定的径 向载荷，但不能承受较大的颠覆力矩。导 向性比平面环形好，但制造较困难，锥面 与轴心线的同轴度不容易保证
? （3）双锥面导轨：
? 能承受较大的径向力，轴向力和一定的颠 覆力矩，制造研磨均较困难，同轴度不容 易保证，当床身与工作台热变形不同时， 两导轨面不同时接触
? 三、导轨间隙的调整 ? 导轨面的间隙对机床工作性能有直接影响，
如果间隙过大，影响运动精度和平稳性； 间隙过小，运动阻力大，导轨的磨损加快。 因此必须保证导轨具有合理间隙，磨损后 又能方便地调整
? 常用压板、鑲条来调整导轨的间隙
? （1）压板：用来调整导轨面的间隙和承受 颠覆力矩
压板调整导轨面的间隙有三种结构：
第十二章 机床导轨的设计
? 第一节 概述
? 机床上两相对运动部件的配合面 组成一对 导轨副，运动一方为动导轨，不动的一方 为支承导轨
? 一、功用和分类 ? 1、功用：导向和承载
? 2、分类： ? ⑴按摩擦性质分
?
滑动导轨
?
滚动导轨
? 滑动导轨：动压滑动导轨
?
静压滑动导轨
?
普通滑动导轨
? 滚动导轨：滚珠导轨
? 优点：摩擦系数低，约为铸铁—铸铁的1/3
?
动、静摩擦系数相近，防爬性能好
? 矩形、三角形、燕尾形和圆柱形
? 每种导轨副中还有凹、凸之分
? 它们可互相组合（见图）
? ⑴矩形导轨：
? 承载能力大、刚度高、制造简单、检验和 维修方便等优点。适于载荷较大而导向精 度要求略低的机床
? ⑵三角形导轨：
? 磨损时自动补偿磨损量，不产生间隙， 导向精度高。
? 导轨顶角越小，导向性越好，但摩擦力也 越大。
?
滚柱导轨
?
滚针导轨
? ⑵按受力状况分 ? 开式导轨 ? 闭式导轨
? 二、导轨应满足的要求
? 1、导向精度
? ⑴几何精度 直线度 水平平面
?
竖直平面
?
平行度
? ⑵接触精度
? 按 JB2278规定 25x25 mm2 接触点数
?
磨削和刮研
? 2、刚度高、承载能力大
? 包括自身刚度和接触刚度
? 3、精度保持性好