MT07 机床导轨设计

第一节 概
四、导轨的材料及其特点
述
根据摩擦学的理论： 根据摩擦学的理论： 不同材料所组成的运动副的磨损比相同材料的要小
第一节 概
四、导轨的材料及其特点。 导轨的材料及其特点。
述
）：铸铁 常用材料组合 （1）：铸铁 铸铁 ）：铸铁—铸铁 动导轨常用灰铸铁，其硬度应符合JB2278－78的 动导轨常用灰铸铁 ， 其硬度应符合 － 的 规定。 规定。 支承导轨采用孕育铸铁、 高磷铸铁（ 支承导轨采用孕育铸铁 、 高磷铸铁 （ 含磷量高于 0.4％ ～ 0.6％ ） 和合金铸铁 （ 磷铜钛铸铁 、 钒 ％ ％ 和合金铸铁（ 磷铜钛铸铁、 钛铸铁等） 其耐磨性比普通铸铁高2～ 倍 钛铸铁等），其耐磨性比普通铸铁高 ～4倍。 一般用于较精密机床上。 一般用于较精密机床上。
第一节 概
一、导轨的功用和分类
按工作性质分类： 按工作性质分类：
述
导轨副分类（ ） 导轨副分类（3）
(1) 主运动导轨： 动导轨作主运动，导轨副间的相对运 主运动导轨： 动导轨作主运动， 动速度高。 动速度高。 (2) 进给运动导轨： 动导轨作进给运动，导轨副之间的 进给运动导轨： 动导轨作进给运动， 相对运动速度低。 相对运动速度低。 (3) 移置导轨： 实现部件之间的相对位置调整，在机床 移置导轨： 实现部件之间的相对位置调整， 工作时无相对运动。 工作时无相对运动。 (4) 卸荷导轨： 采用机械、液压或气压办法减轻支承导 卸荷导轨： 采用机械、 轨的负荷，降低静、动摩擦系数， 轨的负荷，降低静、动摩擦系数，以提高导轨的耐 磨性、低速平稳性和运动精度。 磨性、低速平稳性和运动精度。
第一节 概
四、导轨的材料及其特点。 导轨的材料及其特点。
述
）：铸铁 常用材料组合 （2）：铸铁 淬硬铸铁 ）：铸铁—淬硬铸铁
动导轨用普通灰铸铁，并经刮配加工。支承导轨常用 HT200铸铁并进行表面淬火提高其硬度及耐磨性。 铸铁并进行表面淬火提高其硬度及耐磨性。 铸铁并进行表面淬火提高其硬度及耐磨性 试验表明， 以下时磨损较快； 试验表明，导轨面硬度在 HB160以下时磨损较快；当硬度 以下时磨损较快 为 HBl80～260时，抗咬合磨损性能好；硬度在 ～ 时 抗咬合磨损性能好；硬度在HB260 以上时，反而使导轨磨损加快。 以上时，反而使导轨磨损加快。 一般说来， 动导轨的硬度比支承导轨硬度低HB15～ 45为 一般说来 ， 动导轨的硬度比支承导轨硬度低 ～ 为 导轨表面淬火常用感应淬火、 宜 。 导轨表面淬火常用感应淬火 、 接触电阻淬火和火 焰淬火等。 焰淬火等。
是燕尾形导轨， 图 4—3c是燕尾形导轨 ， 是三角 是燕尾形导轨 形导轨的变形。 形导轨的变形。 其高度较小， 可承受颠覆力矩； 其高度较小 ， 可承受颠覆力矩 ； 但刚度差， 制造、 但刚度差 ， 制造 、 检验和维 修都不方便。 修都不方便。 角通常取为55° β 角通常取为 °，用一根镶条 可同时调整M、 两个方向间 可同时调整 、J两个方向间 隙。
所示矩形导轨， 图 4—3a所示矩形导轨，具有刚 所示矩形导轨 度高， 承载能力大， 制造、 度高 ， 承载能力大 ， 制造 、 检验和维修方便。 检验和维修方便。 但是导轨不可避免地存在侧面 间隙，因而导向精度较差。 间隙，因而导向精度较差。
所示三角形导轨， 图4—3b所示三角形导轨， 导向性 所示三角形导轨 有关， 能与顶角 α 有关，α 越小导向 性越好， 性越好，但 α 减小时导轨面当 量摩擦系数加大； 量摩擦系数加大 ； α 角加大承 载能力增加。 载能力增加。 当其水平布置时， 当其水平布置时 ， 导轨磨损后可 自动补偿； 自动补偿 ； 支承导轨为凸三角 形时， 不易积存较大切屑， 形时 ， 不易积存较大切屑 ， 也 不易存润滑油； 不易存润滑油 ； 支承导轨为凹 三角形时， 三角形时 ， 导轨副易产生动压 效应，但防尘性差。 效应，但防尘性差。 此外， 面和N面上的负荷相差 此外，当M面和 面上的负荷相差 面和 较大时， 较大时 ， 可制成不对称的三角 形导轨。 形导轨。
第一节 概
二、导轨应满足的基本要求
述
要求（ ） 要求（2） 精度保持性: 精度保持性 主要由导轨的耐磨性决定。 主要由导轨的耐磨性决定。耐磨性与导轨 的材料、导轨副的摩擦性质、 的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的压强 及其分布规律等因素有关。 及其分布规律等因素有关。
第一节 概
二、导轨应满足的基本要求
第四章 机床导轨设计
第一节 概 述
一、导轨的功用和分类；二、导轨应满足的基本要求；三、导轨的主 导轨的功用和分类； 导轨应满足的基本要求； 要失效形式； 导轨的材料及其特点。 要失效形式；四、导轨的材料及其特点。
第二节 普通滑动导轨
一、直线运动导轨；二、圆周运动导轨；三、导轨的间隙调整及导向 直线运动导轨； 圆周运动导轨； 面的选择； 滑动导轨的设计计算。 面的选择；四、滑动导轨的设计计算。
第一节 概
二、导轨应满足的基本要求
述
要求（ ） 要求（4） 低速运动平稳性： 低速运动平稳性： 动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩 擦自激振动，即爬行现象。爬行会降低定位 擦自激振动，即爬行现象。 精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。 精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。
第一节 概
三、导轨的主要失效形式
第一节 概
三、导轨的主要失效形式
述
失效形式（ ） 失效形式（2）——疲劳和压溃 疲劳和压溃 滚动导轨失效的主要原因是表面疲劳和压溃。 滚动导轨失效的主要原因是表面疲劳和压溃。 表面疲劳是因为表层受接触应力而产生弹性变形， 表面疲劳是因为表层受接触应力而产生弹性变形， 是因为表层受接触应力而产生弹性变形 脱离接触时则弹性恢复， 脱离接触时则弹性恢复，这种过程达到一定循 环次数后，表层形成龟裂而产生剥落片。 环次数后，表层形成龟裂而产生剥落片。 压溃是由于接触应力过大而使表层产生塑性变形 压溃是由于接触应力过大而使表层产生塑性变形 而形成坑。 而形成坑。
述
要求（ ） 要求（3）
刚度： 刚度： 包括导轨的自身刚度和接触刚度。导轨的 包括导轨的自身刚度和接触刚度。 刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向 精度。导轨刚度主要取决于导轨的形式、 精度。导轨刚度主要取决于导轨的形式、尺 与支承件的连接方式及受力状况等因素。 寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。
第一节 概
三、导轨的主要失效形式
述
失效形式（ ） 失效形式（1）—— 磨损 对于咬合磨损的产生机理有不同解释，目前较 对于咬合磨损的产生机理有不同解释， 多倾向的一种结论是： 多倾向的一种结论是：导轨面覆盖着氧化膜 及气体或液体的吸附膜， 及气体或液体的吸附膜，当导轨局部压强或 剪力过高而排除这些薄膜时， 剪力过高而排除这些薄膜时，裸露的金属表 面因分子力作用而吸附在一起， 面因分子力作用而吸附在一起，导致冷焊现 实际上， 象。实际上，磨粒磨损往往是咬合磨损的原 咬合磨损又加剧磨粒磨损。 因，咬合磨损又加剧磨粒磨损。应预防咬合 磨损的发生。 磨损的发生。
第一节 概
四、导轨的材料及其特点。 导轨的材料及其特点。
述
图4—2 镶钢导轨 a)机夹法；b)焊接法；c)粘接法
第一节 概
四、导轨的材料及其特点。 导轨的材料及其特点。
述
）：塑料 常用材料组合 （4）：塑料 铸铁 ）：塑料—铸铁
在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。 在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。它是以聚四氟乙 烯为基体，添加耐磨材料（铜粉） 烯为基体，添加耐磨材料（铜粉）构成的高分子复合 材料。 材料。 它与铸铁导轨组成摩擦副时，摩擦系数仅为为0.02～ 它与铸铁导轨组成摩擦副时，摩擦系数仅为为 ～ 0.03，是铸铁一铸铁副的 ／3左右。且动静摩擦系数相 左右。 ，是铸铁一铸铁副的1／ 左右 所以具有良好的防爬性能。 近，所以具有良好的防爬性能。 耐磨性可提高1～ 倍 与塑料软带配对的金属导轨， 耐磨性可提高 ～2倍。与塑料软带配对的金属导轨，硬 度在HB160以上，表面粗糙度 以上， 度在 以上 表面粗糙度Ra0.6µm。这种导轨目 µ 。 前除用在数控机床上外，还用在精密机床、 前除用在数控机床上外，还用在精密机床、组合机床 甚至重型机床上。 甚至重型机床上。
第一节 概
二、导轨应满足的基本要求
述
要求（ ） 要求（1）
导向精度: 导向精度 主要是指动导轨运动轨迹的精确度。 主要是指动导轨运动轨迹的精确度。影响 导向精度的主要因素有： 导向精度的主要因素有：导轨的几何精度和 接触精度、导轨的结构形式、 接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承 件的刚度和热变形、 件的刚度和热变形、静（动）压导轨副之间 的油膜厚度及其刚度等。 的油膜厚度及其刚度等。
第二节 普通滑动导轨
一、直线运动导轨 —— 截面形状
导轨面由若干个平面组成，从制造、 导轨面由若干个平面组成，从制造、装配和检 验来说，平面数量应尽可能少。 验来说，平面数量应尽可能少。 直线运动导轨的基本截面形状见图4—3。 直线运动导轨的基本截面形状见图 。
第二节 普通滑动导轨
图4—3 直线滑动导轨的截面形状 a)矩形；b)三角形；c)燕尾形；d)圆柱形
述
失效形式（ ） 失效形式（1）—— 磨损 ①磨粒磨损 这里的磨粒是指导轨面间存在的 坚硬微粒， 坚硬微粒，可能是落人导轨副间的切屑微粒 或是润滑油带进的硬颗粒； 或是润滑油带进的硬颗粒；也可能是导轨面 上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。 上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。 ②咬合磨损 咬合磨损是指相对滑动的两个表 面互相咬啮，所产生的咬裂痕迹（擦伤）， 面互相咬啮，所产生的咬裂痕迹（擦伤）， 严重的咬合轨的结构形式；二、滚动导轨的预紧；三、滚动导轨的计 滚动导轨的结构形式； 滚动导轨的预紧； 算。
第一节 概
一、导轨的功用和分类
机床上两相对运 动部件的配合面组成 一对导轨副， 一对导轨副，不动的 配合面为支承导轨， 配合面为支承导轨， 运动的配合面为动导 轨。 导轨副的主要功 用是导向和承载， 用是导向和承载，为 此，导轨副只许具有 一个自由度。 一个自由度。