CKM64330静压导轨的设计
设计与制造
・机械研究与应用・
ＣＫＭ６４３３０静压导轨的设计
陈海霞 （天水星火机床有限责任公司，甘肃天水７４１０２４）
摘要：重点介绍ＣＫＭ６４３３０液体静压导轨的设计。通过分析液体静压导轨特点及ＣＫＭ６４３３０机床的结构特点，选用 开式静压导轨，通过静压导轨的设计计算可以得出，由于油膜具有误差均化作用，可提高导轨运动精度，使其 运动平稳，从原理上可作到无间隙配合，从而达到高的位移分辨率、定位精度，并长期保持制造精度的目的。 关键词：平稳；精度；寿命 中图分类号：ＴＨ１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－４４１４（２０１２）０１－００９０－０３ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＫＭ６４３３Ｏ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙ Ｃｈｅｎ Ｈａｉ—ｘｉａ （Ｔｉａｎｓｈｕｉ ｓｐａｒｋ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ Ｇａｎｓｕ ７４１０２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＫＭ６４３３０ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ－ ｉｓｆｉｅｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｎｉｄｅｗａｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＣＫＭ６４３３０ ｌａｔｈｅ，Ｔｈｅ ｏｐｅｎ－ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｎｉｄｅｗａｙｓ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙｓ，ａｓ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ ｅｌ＇Ｆｏｒ，ｉｔ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａ－ ｃｙ ｏｆ ｒａｉｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｏｖｅ ｓｍｏｏｔｈｌｙ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｇａｐ ｗｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ｍａｔｃｈｅｄ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｐａｒｔｓ，ｓｏ ｉｔ ｈａｓ ａ ｈｉｓｈ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓ－ ｏｌｕｔｉｏｎ，ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ ｃａｎ ｋｅｅｐ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｎ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍｏｏｔｈ；ａｃｃｕｒａｃｙ；ｌｉｆｅ
１液体静压导轨的结构特点
液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通
入压力油使运动件浮起，在工作过程中，导轨面上油 腔中的油压可随外载荷的变化自动调节，以平衡外载
荷，保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态及油膜厚 度为一定值。其特点如下：①由于导轨面间是纯液体
摩擦，其摩擦系数极小（约为０．００５左右），故驱动功 率可大大降低；②因系纯液体摩擦，故导轨不会磨损，
寿命长，能长期保持制造精度，减少了维修工作量；③ 油膜厚度几乎不受速度影响，即使在极低速时，也不
会产生爬行；④油膜具有误差均化作用，可提高导轨 运动精度；⑤油膜承载能力大，刚度高，吸振性良好，
导轨运动平稳。 具有良好过滤效果的液体静压导轨适用于各种 大型、重型机床、数控机床、精密机床的工作台及其它
运动件上。 ２液体静压导轨的应用
精密导轨是超精密机床的直线性基础，对其基本
要求为：运动平稳、动作灵活、无爬行、有极高的直线
运动精度，与使用条件相适应的刚度。液体静压导 轨，是现行超精密机床常采用的方法。 ２．１静压导轨的选择
根据ＣＫＭ６４３３０超精密菲涅尔透镜的模板车床
横向导轨形式的结构特点，选用开式静压导轨。常用 开式静压导轨的基本形式：矩形导轨、Ｖ一平形导轨、 回转平导轨和双Ｖ形导轨。所以加工ＣＫＭ６４３３０超
精密菲涅尔透镜的模板车床，横向行程长，纵向行程 短，切削力对导轨的承载能力影响很小，载荷力主要
以重量为主。根据其加工特点，采用开式Ｖ一平形导 轨，并将Ｖ形面设置在滚珠丝杠一侧，以防止移动时
Ｖ形导轨产生扭转。 ２．２静压导轨的设计计算
已知，拖板总重量Ｇ ＝６０００ｋｇ，拖板总长三 ＝ １２００ｍｍ，其结构如图１所示。计算步骤如以下叙述。
图１横向静压导轨结构图
２．２．１确定导轨宽度
根据公式：
高可 （ ）
假定平导轨和Ｖ形导轨对称分布，则两者受力
收稿日期：２０１１—１２—１２ 作者简介：陈海霞（１９７０一），女，甘肃天水人，助理工程师，主要从事机械制造与自动化方面的工作。
・９Ｏ－
・机械研究与应用・
相等，即：
Ｆ ＝ ＝３０００ｋｇ＝２９４００（Ｎ）
式中：口为比压系数； 为导轨总长度；［Ｐ］为导轨材
料许用比压。 代人式（１），可得平导轨的宽度Ｂ：
拈 商 ８０（ｍｍ）
取Ｂ＝１００（ｍｍ），Ｖ形导轨宽度Ｂ ：
Ｆ 因为ＦｖⅢ ２１２１・３２（ｋｇ）＝２０７８９（Ｎ）
所以Ｂ ＝５７（ｍｍ） 取Ｂｖ＝６０（ｍｍ）。
２．２．２确定导轨油腔结构 在导轨全长上，平导轨和Ｖ形导轨两侧各取一
个油腔，平导轨每个油腔开两条油槽，Ｖ形导轨两侧
每个油腔开两条油槽，如图ｌ所示。 已知 ＝１００ｍｍ，Ｂｖ＝６０ｍｍ；取Ｌ＝１２００ｒａｍ，Ｌｖ＝
三＝１２００ｒａｍ；Ｚ＝１０００ｍｍ，ｌｖ＝１＝１０００ｍｍ。
查文献［１］得：６ｌ＝２０ｍｍ，ｂｌｖ＝１５ｍｍ；ｂ２＝１０ｍｍ， ｂ２ｖ＝８ｍｒｎ；ｚ＝５ｍｍ，：ｖ＝４ｍｍ；故ｂ＝Ｂ一２ｂ１＝６０ｍｍ，６ｖ ＝Ｂｖ－２ ｂｌｖ＝３０ｍｍｏ 式中：Ｂ、Ｂ 为平导轨和Ｖ形导轨一个支座的宽度；
ｂ 、ｂ 、，为平导轨和Ｖ形导轨周向封油面宽度；ｂ。、ｂ
为平导轨和Ｖ形导轨一个油腔的宽度；６、ｂ 为平导
轨和Ｖ形导轨油腔的宽度；Ｌ、Ｌ 为平导轨和Ｖ形导
轨一个支座的长度；Ｚ、Ｚ 为平导轨和Ｖ形导轨一个油
腔的长度； 、 为平导轨和Ｖ形导轨油腔的深度。 ２．２．３’选择导轨与拖架之间的间隙ｈ。
根据文献［１］，空载时导轨间隙取平导轨：
ｈ。＝０．０３ｍｍ Ｖ形导轨：
间隙按工作台浮起后保持水平的原则确定，即
ｈ。ｖ－－ｈ。・ｓｉｎ４５＝０．０２１ｍｍ ２．２．４确定支座载荷
由于拖板的总重量和切削力近似均匀分布，所以
认为每个支座承受的载荷相同。拖板的总重量Ｇ ＝ ６０００ｋｇ，切削力Ｆｚ＝２６４６（Ｎ）。 平导轨： ‘
Ｇ＝ Ｌｒｚ＝３０００ｋｇ＝２９４００（Ｎ）
Ｆ１＝ ＝１３２３（Ｎ）
Ｖ形导轨：
ｃｖ 志 ２１２１・３２（ｋｇ）＝￣ｏ７８９（Ｎ） 设计与制造
Ｆｌｖ ＝９３６（Ｎ）
每个支座上承受的最大重量和最大切削力的载
荷分别为： 平导轨：
Ｆ：Ｇ＋Ｆ１＝３０７２３（Ｎ） Ｖ形导轨：
Ｆｖ＝Ｇｖ＋Ｆｗ＝２１７２５（Ｎ） ２．２．５确定油腔压力Ｐ
根据公式： 、
Ｐ （２）
式中： 。为导轨一个支座油腔的有效承载面积。
Ａ 言（２×Ｌ×Ｂ＋Ｌ×ｂ＋２×ｆ×６＋ｚ×Ｂ） （３）
平导轨的油腔压力为：
Ａｃ 言（２×Ｌ×Ｂ＋Ｌ×ｂ＋２×Ｉｘｂ＋ｌｘＢ）
＝６７３３３（ｍｍ ） 故空载时油腔压力为：
茅 ０ ４５５（ＭＰａ）
载荷作用下的油腔压力为：
Ｐｉ＝ ０ ４６６（ＭＰａ）
Ｖ形导轨的油腔压力为：
Ａ。ｖ 言（２×Ｌ×Ｂ＋Ｌ×ｂ＋２ ×Ｂ）
＝５００００（ｍｍ ） 故空载时油腔的压力为：
ｐ０ｖ 若。。・４２４（ＭＰａ）
载荷作用下的油腔压力为：
Ｐｉｖ＝ ｒＶ＝０．４４３（ＭＰａ） ＡｃＶ ２．２．６选择供油压力Ｐ。 上面计算结果表明，空载和负载下的导轨的油腔 压力相差较大，根据文献［１］并按照Ｐ。一２ｐ 。选择供
油压力。 Ｐｉ ＋ＰｉｌＩｌｉｎ ｐｉｃｐ —— 一 （４）
式中：ｐＩｃｐ为空载和载荷作用下，导轨各油腔压力的平
均值；ｐ 为在总重量作用下，导轨各油腔中最大的 油腔压力；ｐ ｉ 为在载荷作用下，导轨各油腔中最小
的油腔压力。 故：
Ｐｓ Ｐｉｍａｘ＋Ｐｉｍｉｎ （５）
・９ｌ・
设计与制造
・机械研究与应用・
因此，平导轨有：ｐｉ＋ｐ。＝０．９２１ ＭＰａ；Ｖ形导轨有：
Ｐｉｖ＋Ｐ ＝Ｏ．８６７ ＭＰａ；根据计算结果，取Ｐ ＝１ ＭＰａ。 ２．２．７确定薄膜反馈节流器结构参数 从油泵输出的液压油，通过双面薄膜反馈节流
器，分别流进Ｖ型导轨对应油腔。当空载时，薄膜两 面所受的压力相等，使薄膜处于中间平直状态，即两
边的ｈ 相等，如载荷发生变化，导轨产生偏移，所对 应油腔压力发生变化，其变化值通过液压油反馈至
双面薄膜反馈节流器所对的油腔，使薄膜发生变形， 即两边的＾ 不相等，输出的液压油压力发生变化，此 压力反馈至Ｖ型导轨对应油腔，在反馈后油压的作
用下，纠正导轨偏移量，消除误差。此反馈为正反馈。 根据文献［２］的推荐，采用如下结构尺寸：ｒ。＝１６
（Ｉ砌），ｒ。１＝２（ｍｍ），Ｆｅ２＝６（ｍｍ）。 式中：ｒｃ为薄膜工作范围半径；ｒ。，为圆台进油孔半
径；ｒｃ２为圆台半径。 薄膜的间隙ｈ
ｈ。ｖ＝ｈ。 （６）
ｈ。ｖ＝０．０６８８（ＩｎｌＴ１） 计算结果表明， 。 大于推荐数值，故符合推荐的 节流器最小节流尺寸的要求。
确定薄膜厚度 ；薄膜采用６５Ｍｎ弹簧钢。 根据公式：
艿＝ （７）
式中：Ｅ为材料弹性模数，Ｅ＝２．１ｘｌ０ （ｋｇ／ｃｍ ）； 为 泊松比，（／ｚ＝０．２８）；６＝Ｏ．８２１ｍｍ现取６＝０．９ ｍｍ。
薄膜的平均变形量：
一３・Ｇ・（１一 ）・（ｒ 一 ） Ｕ＝———————■————————— ———一 １６・Ｅ・Ａ ・
＝０．０２２５（ｍｍ） （８）
薄膜的间隙 ：
ｈ。＝ 。ｖ一 ｈ。＝Ｏ．０４６３（ｍｍ） ２．２．８确定小孔节流器的结构参数
对于小孔节流器只有两个参数，直径ｄ。和长度
。。根据文献［ｔ］的推荐，取小孔直径ｄ ≥０．５５ ｍｍ
・９２・ （取０．６ ｎｌｌＴ１）。 节流器长度：
。： ：２３０（ｍｍ） （９）１２８ Ｑ 一。 ・ ’ｎ …一
２．２．９确定导轨流量Ｑ 由于载荷变化范围较大，故确定导轨流量时，按 最大载荷作用下润滑油温度在５Ｏ℃的粘度为条件进
行计算。其系统原理图如图３所示。
Ｑ＝ （ 名） （１０）
式中： 为润滑油动力粘度，田５。＝１９．７×１０ （ｋｇ・ｓ／
ｃｍ。）；平导轨一个油腔向外流出的流量为：Ｑ＝０．３２３
（Ｌ／ｍｉｎ）；Ｖ形导轨一个油腔向外流出的流量为：Ｑ ＝０．１３９（Ｌ／ｍｉｎ）；由于平导轨有一个支座，Ｖ形导轨
有两个支座，故两条导轨的总流量为：ｑ总＝Ｑ＋２ ｑ ＝
０．６（Ｌ／ｍｉｎ）（取５Ｌ／ｍｉｎ，标准）。 ２．２．１Ｏ供油系统的设计 供油系统由比例溢流阀、比例减压阀与控制系统 构成闭环调节回路，根据载荷变化，自动调节供油系
统各点的压力，保证导轨的精度、刚度。系统中的蓄 能器是为了防止突然停电造成轴承因缺油而损坏。 压力继电器与控制主轴电器构成保护回路，以防止主 轴缺油而造成损坏。
油泵参数：ｐ ＝４ ＭＰａ（压力可调）；ｑ总＝１０ Ｌ／ｍｉｎ
流量可调；选用ＹＢＮ一２０Ｎ—ＪＢ型变量叶片泵。 电动机参数功率：
Ｐ： （１１）１＾ 、 一， ｕ上二’ Ｄ 式中：．，７。为油泵效率，取０．９５；Ｐ＝０．０６９ ｋＷ，取０．
７５ｋＷ；ｒ／Ｄ＝１４５０ ｒ／ｍｉｎ ３ 结语
直线电机直驱型闭式静压导轨结构设计及优化
精密制造与自动化 2019年第1期
28 直线电机直驱型闭式静压导轨结构设计及优化
杜 雄
（上海机床厂有限公司 上海200093）
摘 要 以曲轴随动磨削为任务需求，进行了直线电机直驱型砂轮架闭式静压导轨的结构设计和优化。根据砂轮
架导轨X轴向曲轴随动磨削的任务需求，通过运动学和磨削力分析获得了一定条件下X轴运动最大速度、最大加
速度和最大磨削力；然后根据闭式静压导轨的工程设计方法进行了导轨的结构参数设计，选择了导轨宽度、油腔
结构和供油油压等参数；之后依据X轴加速度为9.8m/s2的要求选择了直线电机；最后借鉴国外先进的导轨结构，
对结构中质量较大的砂轮架体壳零件进行了结构优化，仿真结果显示体壳最大变形量减少了11.44%，质量减少了
13.46%，避免了选择大功率的直线电机，取得了一定的经济效果。
关键词 曲轴磨削 闭式静压导轨 直线电机 结构优化
由于直线电机直接驱动取消了从电机到工作台
之间的一切中间传动环节，把机床进给传动链的长
度缩短为零，具有的优点有[1]：(l)进给速度范围宽，
可从1μm/s 至200 m/min以上；(2)速度特性好，
速度偏差不大于 0.01%；(3)加速度大，直线电机
最大加速度可达30 g，传统机床的“滚珠丝杠+螺
母机构”进给加速度一般不大于9.8 m/s2；(4)定位
精度高，采用光栅闭环控制后定位精度在
0.1~0.01μm ；(5)行程不受限制。
曲轴作为装备制造业动力驱动部件的关键零件，
其性能及精度直接关系到动力驱动部件的整体性能。
由于直线电机驱动在快速响应能力和精度等方面，
具有普通伺服驱动机构难以匹敌的优势，国内外生
产的曲轴加工设备的进给系统中采用直线电机直接
驱动的案例越来越多。为了探究直线电机与进给系
统结构的性能匹配关系，本文从曲轴随动磨削所需
的闭式静压导轨出发进行了导轨结构设计、直线电
机选型及其优化相关方面的研究。
1 曲轴随动磨削任务分析
1.1 曲轴随动磨削的运动学分析
数控机床导轨的设计
龙源期刊网
数控机床导轨的设计
作者：王佳蕊 张琳琳
来源：《科学与财富》2015年第36期
摘 要：导轨是机床的关键部件之一，其性能好坏，将直接影响机床的加工精度、承载能力和使用寿命。其功用是支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动，它承受其支承的运动部件和工件（或刀具）的质量和切削力。
关键词：数控机床；导轨；设计
引言
按机床的运动性质，大多数机床都是进给运动导轨，其导轨副之间的相对运动速度较低，本机床进给运动为刀架的上下运动、刀架在横梁的左右运动以及整个横梁的上下升降运动，采用的是矩形导轨，使用镶条来调整各部件间的间隙。
静压导轨是将具有一定压强的润滑油，经节流器，通入动导轨的纵向油槽中，形成承载油膜，将导轨副的摩擦面隔开，实现液体摩擦，这种靠液压系统产生的压力油形成承载油膜的导轨称为静压导轨。静压导轨的优点是：摩擦系数为0.005～0.001，机械效率高；由于有油膜作用，不会产生粘着磨损，导轨精度保持性好；油膜有均化表面误差的作用，相当于提高了制造精度；油膜的阻尼比大，一般为0.04～0.06，因此静压导轨抗震性能较好；静压导轨低速运行平稳，防爬行性能良好。但是静压导轨结构复杂，需要一套完整的液压系统，维修也相当困难。因此，静压导轨适用于具有液压传动系统的精密机床和高精度机床的水平进给运动导轨。本文设计机床导轨为立式车床的立柱导轨，主要承载横梁的升降，采用滑动导轨能够满足精度传动要求。
1.滑动导轨的截面形状
导轨的主要功能是导向，动导轨必须按照导向轨迹进行运动，因此必须限定除沿静导轨面移动的另外五个自由度。支承导轨制造或安装在立柱、横梁等支承件上，接触导轨面的宽度远小于其导轨的长度，根据定位原理，可以视导轨为窄定位板，只能限制沿y轴移动和绕x轴转动的两个自由度；可以利用两窄板（a和b）定位方法，在一个坐标面中形成一个定位平面，可以限制沿y轴的移动和绕X轴、Z轴转动的三个自由度；要准确导向，还需要限制沿X轴的移动和绕y轴的转动，因此，需增加另一坐标面上的窄支承平面c。从而形成最基本的双矩形导轨。该矩形导轨结构简单，容易制造，刚度和承载能力大，安装调整方便。但是其缺点是导轨面易磨损且不能够自动补偿，且需要增加间隙调整机构。这种导轨广泛用于普通精度机床和中型机床中，如数控机床。为使C面定位可靠，保证导向精度，应用镶条调整c面与动导轨结合面之间的间隙。导轨面模型如图1.1所示。 龙源期刊网
李山—ck0630数控车床床身的设计
聊城大学东昌学院
本科生毕业论文（设计）
题 目：CK0630数控车床床身
的设计
专业代码： 080251
作者姓名： 李 山
学 号： 20100020703
单 位： 聊城大学东昌学院
指导教师： 崔 传 辉
2014年 05月25日
原创性声明
本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学东昌学院或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。
学位论文作者签名： 日期
指 导 教 师 签 名： 日期 聊城大学东昌学院本科毕业论文（设计）
1
目 录
前 言 ............................................................................................. 1
1. 绪 论 ........................................................................................ 2
1.1 数控机床行业前景 ...................................................................................2
1.2研究的现实意义 ........................................................................................3
液体静压浮动导轨
液体静压浮动导轨
液体静压浮动导轨
液体静压浮动导轨
迟伟;庞坦
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】1999(000)008
【摘要】介绍一种具有浮动支承的液体闭式静压导轨的工作原理与设计计算.【总页数】2页(P16-17)
【作者】迟伟;庞坦
【作者单位】黑龙江省工程农机进出口公司黑龙江哈尔滨 150001;黑龙江省工程农机进出口公司黑龙江哈尔滨 150001
【正文语种】中文
【中图分类】TG502
【相关文献】
1.液体静压导轨及其在机床导轨设计中的应用研究 [J], 王东锋
2.自补偿浮动支承在大型床静压导轨中的应用 [J], 李海波
3.精度、承载力、减振:成套液体静压导轨-滑台单元 [J], 德国海浮乐公司
4.精度、承载力、减振:液体静压导轨+滑块单元 [J], Hyprostatik
Sch?nfeld
5.液体静压导轨技术分析 [J], 肖道林;张超;房博文;薛松海;刘文志
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第4章 机床导轨设计_原第六章_
第四章 机床导轨设计
第一节 概 述
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，不动的配合面为支承导轨，运动的配
合面为动导轨。导轨副的主要功用是导向和承载，为此，导轨副只许具有一个自由度。导向
原理如图4—1所示。
图4—1导向原理
导轨副按下列性质分类。
1．运动轨迹
(1) 直线运动导轨 导轨副的相对运动轨迹为一直线。如普通车床的溜板和床身导轨。
(2) 圆周运动导轨 导轨副的相对运动轨迹为一圆，如立式车床的花盘和底座导轨。
2．摩擦性质
(1) 滑动导轨 其中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨，它们的共同特点是导轨副
工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。
(2) 滚动摩擦 导轨副工作面之间装有滚动体，使两导轨面之间为滚动摩擦。
3．工作性质
(1) 主运动导轨 动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。
(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。
二、导轨应满足的基本要求
1．导向精度
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：导轨的几何精度和
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、静（动）压导轨副之间的油
膜厚度及其刚度等。
2．精度保持性
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、导轨上的压强
及其分布规律等因素有关。
3．刚度 包括导轨的自身刚度和接触刚度。导轨的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、尺寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。
4．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
精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。
导轨的设计与选择
一、导轨的设计与选择。
1、 对导轨的要求
1） 导轨精度高
导轨精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线和它与
有关基面之间的相互位置的准确性。无论在空载或切削工件时导
轨都应有足够的导轨精度，这是对导轨的基本要求。
2） 耐磨性能好
导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中保持一定导向精
度的能力。因导轨在工作过程中难免磨损， 所以应力求减少磨损 量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。
3） 足够的刚度
导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置， 因此
要求轨道应有足够的刚度。
4） 低速运动平稳性
要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。
5） 结构简单、工艺性好
导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。
2、 对导轨的技术要求
1）导轨的精度要求
滑动导轨，不管是V-平型还是平-平型，导轨面的平面度通常
取0.01~0.015mm,长度方面的直线度通常取 0.005~0.01mm ；侧导
向面的直线度取0.01~0.015mm,侧导向面之间的平行度取 0.01~0.015mm,侧导向面对导轨地面的垂直度取 0.005~0.01mm。
2）导轨的热处理
数控机床的开动率普遍都很高，这就要求导轨具有较高的耐 磨性，以提高其精度保持性。为此，导轨大多需要淬火处理。导 轨淬火的方式有中频淬火、超音频淬火、火焰淬火等，其中用的 较多的是前两种方式。
二、导轨的种类和特点
导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆运动导轨； 按工作 性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按接触面的 摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨等三大类。
1） 滑动导轨：是一种做滑动摩擦的普通导轨。滑动导轨的 优点是结构简单，使用维护方便，缺点是未形成完全液体摩擦时 低速易爬行，磨损大，寿命短，运动精度不稳定。滑动导轨一般 用于普通机床和冶金设备上。
2） 滚动导轨的特点是：摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损 小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现 ”爬行”现象，故运动均匀平稳。缺点是：导轨面和滚动体是点接 触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求 高；对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。因此，滚动
静压导轨名词解释(二)
静压导轨名词解释(二)
静压导轨名词解释
1. 静压导轨
• 定义：静压导轨是一种运用静压气体支撑的运动轴承，用于减小与减低机械设备的摩擦阻力，实现高精度、高速度的运动控制。
2. 静压气体
• 定义：静压气体是指通过气压来支撑物体，形成一层气体膜以减小与物体接触的表面积，降低摩擦力和磨损。
3. 静压导轨的工作原理
• 定义：静压导轨通过控制气体的压力和流量，在导轨与导轨之间形成气膜，使导轨与滑块之间只有微小的接触，从而减小了摩擦和磨损，实现平稳的运动控制。
4. 气膜厚度
• 定义：气膜厚度是指静压导轨中形成的气膜的厚度，通常采用微米（μm）为单位。气膜厚度越大，摩擦和磨损越小，运动控制越精确。 5. 精度
• 定义：静压导轨的精度是指导轨和滑块之间的接触误差的程度。精度越高，导轨与滑块之间的接触误差越小，运动控制越准确。
6. 载荷能力
• 定义：载荷能力是指静压导轨能够承受的最大力。它取决于导轨的材料和结构设计，对于不同的应用需求，选择合适的载荷能力非常重要。
7. 静压导轨的应用
• 定义：静压导轨广泛应用于机床、精密仪器、半导体设备等领域。它可实现高速、高精度的运动控制，提高设备的工作效率和精度。
以上便是关于静压导轨的一些相关名词的解释和说明。静压导轨通过静压气体的支撑，减小了摩擦和磨损，实现了高精度、高速度的运动控制，因此在工业领域有着广泛的应用。
导轨设计简介
导轨设计简介
导轨设计
1.1导轨的功用、分类和基本要求
1.1.1导轨的功用和分类
导轨的功用是支承并引导运动部件，使之沿着一定的轨迹准确运动。在导轨副中，运动的一方叫做动导轨，固定不动的叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。
导轨可按下列性质进行分类：
（1）运动性质
1）主运动导轨动导轨作主运动，与支承导轨间相对运动的速度较高。
2）进给运动导轨动导轨作进给运动，与支承导轨间的相对运动速度较低。机床中大多数导轨属于进给运动导轨。
3)移置导轨这种导轨只用于调整部件之间的相对位置，在加工时没有相对运动。
(2)摩擦性质
1）滑动导轨两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦，按其摩擦状态又可分为：
液体静压导轨两导轨面间具有一层静压油膜，相当于静压滑动轴承，摩擦性质属于纯液体摩擦，主运动和进给运动导轨都能应用，但用于进给运动导轨较多。
液体动压导轨当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体动压效应使导轨油囊处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液
体摩擦，相当于动压滑动轴承，这种导轨只能用于高速场合，故仅用作主运动导轨。
混合摩擦导轨在导轨面间虽有一定的动压效应或静压效应，但由于速度还不够高，油楔所形成的压力油还不足以隔开导轨面，导轨面仍处于直接接触状态，大多数导轨属于这一类。
边界摩擦导轨在滑动速度很低时，导轨面间不足以产生动压效应。 2)滚动导轨在两导轨副接触面间装有球、滚子和滚针等滚动元件，具有滚动摩擦性能，广泛地应用于进给运动和旋转运动的导轨。
(3)受力情况
1）开式导轨若导轨所承受的颠覆力矩不大，在部件自重和外载作用下，导轨面a和b在导轨全长上可以始终贴合的称为开式导轨，如图4. la所示。
2)闭式导轨部件上所受的颠覆力矩M较大时，就必须增加压板以形成辅助导轨面e，才能使主导轨面c和d都良好地接触，称为闭式导轨，如图4.1b所示。
1.1.2导轨的基本要求
液体静压导轨及其设计研究
收稿日期:2003-08-04液体静压导轨及其设计研究
王东锋
(陕西秦川机械发展股份有限公司技术研究院 陕西宝鸡721009)
摘要:介绍了液体静压导轨工作原理、特点、分类及适用场合,分析了承载能力、油膜刚度、油膜厚度以及导轨间隙等静压导轨设计的影响因素。关键词:液体静压导轨;开式导轨;闭式导轨;油膜厚度;导轨间隙;承载能力;油膜刚度中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:0254-0150(2004)4-117-
2
HydrostaticSlideanditsDesignResearchWangDongfeng
(TechnologyResearchInstituteofShaanxiQinchuanMachineryDevelopmentCo.,Ltd.,Baoji721009,China)Abstract:Thehydrostaticslide’sprinciple,characteristic,classification,applicablesituationwereintroduced,andtheeffectfactorsforslidedesign,includingloadcapacity,oilfilmrigidity,oilfilmthicknessaswellasslideclearancewereanalyzed.
Keywords:hydrostaticslide;openedslide;closedslide;oilfilmthickness;slideclearance;loadcapacity;oilfilmrigidity
液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通
入压力油,使运动件浮起,工作过程中油膜压力随外
载荷变化而变化以平衡作用在导轨上的外负载,在不
同速度(包括静止)下都能保证导轨面间始终处于纯
液体摩擦状态,从而大大减小了两导轨面作相对运动
时的摩擦阻力,减小了拖动导轨运动时的动力消耗,并具有很高的运动精度。
数控机床液体静压导轨结构的优化设计
数控机床液体静压导轨结构的优化设计
摘要：数控机床的导轨性能对数控机床的加工中心有着直接的影响，常规材料制造的机床导轨产生的动力学与热力学无法满足现代的高精度零件加工，为了提高数控机床的加工精准度，采用液体静压导轨并对导轨进行了改进。本文以某型号数控机床加工中心的液体静压导轨为研究对象，并对液体静压导轨进行了改进，通过合理的数据假设进行设计，从而增加数控机床加工的精准性。首先强化液体静态导轨的内部结构，其次对数控机床液体静压导轨的性能进行分析，最后针对液体静压导轨表面进行设计，将U-V形沟槽与V形沟槽进行减阻对比。实验模拟结果表明：液体静压导轨的静压变形最大值较小，导轨油垫进行了完善设计；U-V形沟槽在减阻上面有着显著的效果，可以有效地改善液体静压的综合性能，并对数控机床的导轨设计提供参考意见。
关键词：数控机床；液体静压导轨；结构设计
引文：随着现代化发展越来越快，人们对生活和工作的现代化产品要求越来越便利，导致现在产品的做工需要更加精密，因此各行各业对精密数据机床的需求更加地迫切。在这样的大环境下，我国科研人员研究出了具有独立产权的精密数控机床，并以此为基础进行了改进和完善，本文以液体静态导轨作为研究对象，通过对导轨的改进提高切削功能与刀具的寿命，并在导体表面进行了合理的设计和完善，采用对比手段进行对照，得出最佳的液体静态导轨设计方案，从而提高数控机床中心加工技术的精准性，为推进现代化科技发展奠定基础[1]。
1液体静压导轨的分析与结构设计
1.1液体静压导轨分析
液体静压导轨是一种卧式加工中心，其导轨表面能有效地减阻。图1显示了卧式加工中心的结构图。在机床加工时，采用液体静压导轨对立柱进行支撑、固定和引导，以减少立柱和床身之间的摩擦，从而传导刀具与工件的作用力，使数控机床加工更加的精准[2]。 图1 卧式加工中心结构示意图
例如，在一个经典的车床加工过程中，其主要的加工程序中：切削量
f=0.5mm/r，则切削速度 vc=150 m/min，其它的参数都是通过参考相关的设计手册得到的。切削力Fc，背向力Fp，切削力Ff计算公式如下：Fc=9.81 ;Fp=9.81 ; =9.81 ；在公式中 、 、 分别表示加工条件系数，xFc、xFp、xFf表示刀具材料；yFc、yFp、yFf代表加工形式；nF、nFp、nFf代表切削力的影响指数、背向力影响指数与进给力的影响指数；KFc、KFp、KFf代表各种因素的修正系数。在经过计算得到Fc=2799.1N，Fp=671.77N，Ff=1074.9N。液体静压导轨的重量月8000N，立体柱的重量为17500N，其液体静压导轨承受的总重量为25500N，进给液静压力Ff=1074.9N。体液静压导轨的受力如图2[3]。