1、第九章 導(dǎo)軌 第一節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類和應(yīng)滿足的要求,一、導(dǎo)軌的功用和分類 1、導(dǎo)軌的功用 功用是導(dǎo)向和承載。在導(dǎo)軌副中，運動的一方叫做動導(dǎo)軌，不動的一方叫做支承導(dǎo)軌。 2、導(dǎo)軌的分類 1）按運動軌跡分 直線運動導(dǎo)軌 圓周運動導(dǎo)軌 主運動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間相對運動 速度較高。 2）按工作性質(zhì)分 進(jìn)給運動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間相對運 動速度較低。機(jī)床中多數(shù)導(dǎo)軌 屬于進(jìn)給導(dǎo)軌。 移置導(dǎo)軌 只用于調(diào)整部件之間的相對位置， 移置后固定，在加工時沒有相對 運動。,3）按摩擦性質(zhì)分 滑動導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓油膜，屬于純液體 摩擦，多用于進(jìn)給運動導(dǎo)軌。 動壓導(dǎo)軌當(dāng)導(dǎo)軌面間的相對滑動速度

2、達(dá)到一定值后， 液體的動壓效應(yīng)使導(dǎo)軌油腔處出現(xiàn)壓力油 楔，把兩個導(dǎo)軌面分開，形成液體摩擦， 這種導(dǎo)軌只用于高速場合，故僅用作主運 動導(dǎo)軌。 普通滑動導(dǎo)軌混合摩擦導(dǎo)軌，速度不高，導(dǎo)軌面仍處 于直接接觸狀態(tài)。大多數(shù)普通滑動導(dǎo)軌 屬于這一類。 滾動導(dǎo)軌：兩導(dǎo)軌面間裝有滾動元件，具有滾動摩擦的性質(zhì)，廣泛 地應(yīng)用于進(jìn)給運動和旋轉(zhuǎn)主運動。,4）按受力情況分 開式導(dǎo)軌在重力和外載作用下，使導(dǎo)軌面能保持始終貼合。 閉式導(dǎo)軌在外力作用下，產(chǎn)生大的傾覆力 矩，使導(dǎo)軌面不能始終保持貼合。,二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 1、導(dǎo)向精度 導(dǎo)軌在空載下運動和切削條件下運動時，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。 （1）幾何精度 直線運動的導(dǎo)軌

3、 導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡稱A項精度） 導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡稱B項精度） 兩導(dǎo)軌面間的平行度（簡稱C項精度） 其精度值可參考有關(guān)機(jī)床精度檢查標(biāo)準(zhǔn)。,（2）接觸精度 磨削和刮研的導(dǎo)軌表面，接觸精度按JB2278的規(guī)定，采用著色法進(jìn)行檢查，用接觸面所占的百分比或2525平方毫米面積內(nèi)的接觸點數(shù)衡量。 影響導(dǎo)向精度的因素： 制造精度；導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式；裝配質(zhì)量；導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形；對于動壓和靜壓導(dǎo)軌還有油膜剛度。,2、精度保持性 其影響因素主要是磨損。 提高耐磨性以保持精度是提高機(jī)床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一。 常見的磨損有：磨料磨損、粘著磨損、接觸疲勞。 3、低速運動平穩(wěn)性 即不出現(xiàn)爬

4、行現(xiàn)象。 其平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料和潤滑有關(guān)；與動、靜摩擦系數(shù)的差值有關(guān)；與傳動導(dǎo)軌運動的傳動鏈的剛度等因素有關(guān)。 4、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好：設(shè)計時要注意使導(dǎo)軌的制造和維護(hù)方便。,第二節(jié) 導(dǎo)軌的材料 對導(dǎo)軌材料的主要要求是：耐磨性高、工藝性好和成本低等。 一、鑄鐵 鑄鐵是一種成本低，優(yōu)良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。在動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌中都有應(yīng)用。 灰鑄鐵：在潤滑與防護(hù)較好的條件下有一定的耐磨 性。HT200。精度不高，次要導(dǎo)軌。 孕育鑄鐵：耐磨性高于灰鑄鐵。HT300。普通精度。 耐磨鑄鐵：含合金元素，耐磨性高于孕育鑄鐵。 精密機(jī)床。 熱處理：導(dǎo)軌的表面淬火，采用淬火的方法

5、提高鑄 鐵導(dǎo)軌表面的硬度，增強(qiáng)抗磨料磨損、粘 著磨損的能力，防止劃傷與撕傷，提高導(dǎo) 軌的耐磨性。,二、鋼 采用淬火鋼或氮化鋼的鑲鋼支承導(dǎo)軌，可大幅度提高導(dǎo)軌的耐磨性。 鑲鋼導(dǎo)軌材料有幾類： （1）合金工具鋼或軸承鋼，牌號為9Mn2V、CrWMn、GCr15等； （2）高碳工具鋼，牌號為T8A、T10A等； （3）中碳鋼，牌號為45、40Cr； （4） 低碳鋼，牌號為20Cr； （5） 氮化鋼，牌號為38CrMoAlA。 鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜、加工較困難、成本也較高，多用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上。,三、有色金屬 用于鑲裝導(dǎo)軌的有色金屬板材料，主要有錫青銅ZQSn6-6-3和鋁青銅ZQAl9-4。它們多

6、用于重型機(jī)床的動導(dǎo)軌上。這種材料的優(yōu)點是耐磨性較高，可以防止撕傷和保證運動的平穩(wěn)性和提高移動精度。 四、塑料 優(yōu)點是摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕拉能力強(qiáng)、低速時不易出現(xiàn)爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡單、成本低。在各類機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動導(dǎo)軌上。 五、導(dǎo)軌副材料的選用 在導(dǎo)軌副中，為了提高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)分別采用不同的材料。如果采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理使雙方具有不同的硬度。,第三節(jié) 滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 一、導(dǎo)軌的截面形狀與組合 1、導(dǎo)軌的截面形狀：三角形、矩形、燕尾形和圓形。一對導(dǎo)軌副一凸一凹。,2、窄式、寬式導(dǎo)軌 窄式導(dǎo)軌：用一條導(dǎo)

7、軌面的兩側(cè)面導(dǎo)向， 導(dǎo)向精度高。 寬式導(dǎo)軌：用兩條導(dǎo) 軌的兩外側(cè)面導(dǎo)向。,3、導(dǎo)軌的組合 （1）雙三角形導(dǎo)軌（12-3a）：導(dǎo)向性和精度保持性都高，磨損時會自動補(bǔ)償磨損量，加工、檢驗和維修都比較困難，多用于精度要求較高的機(jī)床。 （2）雙矩形導(dǎo)軌（12-3b） ：這種導(dǎo)軌的剛度高，承載能力高，加工、檢驗和維修都方便。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。 （3）三角形和矩形導(dǎo)軌的組合（12-3c） ：兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點而應(yīng)用很廣。 （4）燕尾形導(dǎo)軌（12-3d） ：可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最少的一種結(jié)構(gòu)，間隙調(diào)整方便。這種導(dǎo)軌剛性較差，加工、檢驗和維修都不大方便

8、，適用于受力小，層次多、要求間隙調(diào)整方便的地方。 （5）矩形和燕尾形導(dǎo)軌的組合（12-3e） ：兼有調(diào)整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點，多用于橫梁、立柱和搖臂的導(dǎo)軌副等。 （6）雙圓柱導(dǎo)軌的組合（12-3f） ：制造方便，不易積存較大的切屑的優(yōu)點，但間隙難以調(diào)整，磨損后也不易補(bǔ)償。常用于移動件只受軸向力場合。,二、導(dǎo)軌間隙的調(diào)整 原因：配合過緊不僅操作費力還會加快磨損；配合過松則將影響運動精度，甚至?xí)a(chǎn)生振動。 1、鑲條 鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。常用的有平鑲條和楔形鑲條兩種。 （1）平鑲條：靠調(diào)整螺釘移動鑲條的位置調(diào)整間隙。調(diào)整

9、方便，制造容易，鑲條較薄時，容易變形，剛度較低。目前應(yīng)用已較少。 （2）楔形鑲條：調(diào)整螺釘帶動鑲條作縱向移動以調(diào)節(jié)間隙。比平鑲條剛度高，但加工稍困難。,2、壓板 用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。 這種方式構(gòu)造簡單，應(yīng)用較 這種方法比刮、磨壓板方便， 多，但調(diào)整要麻煩些。 但調(diào)整量受墊片厚度的限制， 而且降低了結(jié)合面的接觸剛度。,第四節(jié) 滑動導(dǎo)軌的驗算 一、驗算滑動導(dǎo)軌的步驟 、受力分析 、計算導(dǎo)軌的壓強(qiáng),二、導(dǎo)軌的受力分析,三、按線性分布 的導(dǎo)軌的壓強(qiáng),每個導(dǎo)軌面上所受的載荷，都可歸結(jié)為一個集中力F和一個傾覆力矩M。,F在動導(dǎo)軌上引起的壓強(qiáng)（MPa）為： pF=F/aL M在動導(dǎo)軌上引

10、起的壓強(qiáng)（MPa）為 所以 pM =6M/aL2,由于力F與力矩M 同時作用，因此導(dǎo)軌所受的最大、最小和平均壓強(qiáng)分別為,1.當(dāng)6M/FL=0，即M=0時，導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)p=pmax=pmin=pav，這時導(dǎo)軌的受力情況最好，但這種情況在切削時實際上幾乎是不存在的。 2.當(dāng)06M/FL1，這是一種較好的受力情況。 3.當(dāng)6M/FL=1，pmin=0，這是一種使動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌在全長接觸的臨界狀態(tài)。 4.當(dāng)6M/FL1，應(yīng)采用有壓板的閉式導(dǎo)軌。 壓板與輔助導(dǎo)面間的間隙為，主導(dǎo)軌面的間隙為。 當(dāng) 時，壓板不起作用。 當(dāng) 時，壓板起作用。,第五節(jié) 各種滑動導(dǎo)軌的設(shè)計特點 一、動壓導(dǎo)軌,二、普通滑動導(dǎo)軌

11、,三、靜壓導(dǎo)軌,四、卸荷導(dǎo)軌 1、機(jī)械卸荷導(dǎo)軌,2、液壓卸荷導(dǎo)軌 3、自動調(diào)節(jié)氣壓卸荷導(dǎo)軌,第七節(jié) 導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 一、導(dǎo)軌的潤滑 1、潤滑的目的、要求與方式 潤滑的目的：是為了降低摩擦力、減少磨損、降低溫 度和防止生銹。 潤滑要求：供給導(dǎo)軌清潔的潤滑油，油量可以調(diào)節(jié)， 盡量采取自動和強(qiáng)制潤滑，潤滑元件要可靠，要有安 全裝置。 潤滑方式：人工定期向?qū)к壝鏉灿?；在運動部件上裝 油杯，使油沿油孔流或滴向?qū)к壝?；在運動部件上裝 潤滑電磁泵或手動潤滑泵。,2、潤滑油的選擇 導(dǎo)軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，滑動導(dǎo)軌用潤 滑油，滾動導(dǎo)軌則兩種都可用。 導(dǎo)軌潤滑油的粘度可根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤滑方式 選

12、擇。高速低載荷可用粘度較低的油，反之則用粘度 較高的油。 滾動導(dǎo)軌支承多采用潤滑脂潤滑。優(yōu)點是不會泄漏， 不需經(jīng)常加油；缺點是塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌，因此 對防護(hù)要求較高，易被污染又難以防護(hù)的地方，可用 潤滑油潤滑。,二、導(dǎo)軌的防護(hù) 防止或減少導(dǎo)軌副磨損的重要方法之一，就是對導(dǎo)軌 進(jìn)行防護(hù)。目前，防護(hù)裝置已有專門工廠生產(chǎn)，可以 外購。導(dǎo)軌防護(hù)方式有以下幾種： 1、刮板式 這種方法能刮除落在導(dǎo)軌面上的塵削屑，屬于間接防 護(hù)裝置。這種裝置廣泛應(yīng)用于外露導(dǎo)軌的防護(hù)。,2、伸縮式 是把導(dǎo)軌全部封閉起來的結(jié)構(gòu)，防護(hù)可靠，在滾動導(dǎo) 軌與滑動導(dǎo)軌中都有應(yīng)用。,第八節(jié) 提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 從設(shè)計角度提高耐磨性

13、的基本思路是：盡量爭取無磨 損；在無法避免磨損時盡量爭取少磨損、均勻磨損以 及磨損后能夠補(bǔ)償，以便提高使用期限。 一、爭取無磨損 磨損的原因：是配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸 并作相對運動。 不磨損的條件：配合面在作相對運動時不直接接觸； 接觸時則無相對運動。 配合面在作相對運動時不直接接觸的辦法之一是保證 完全的液體潤滑，使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_。,二、爭取少磨損 爭取無磨損只能在少數(shù)和特殊情況下才能做到。多數(shù) 情況只能爭取少磨損以延長工作期限。 爭取少磨損的措施： 1、降低壓強(qiáng) 可采用加大導(dǎo)軌的接觸面和減輕負(fù)荷的方法來降低壓 強(qiáng)。 2、改變摩擦性質(zhì) 用滾動副代替滑動副，可以減少磨損。

14、3、正確選擇摩擦副的材料和熱處理 4、加強(qiáng)防護(hù),三、爭取均勻磨損 磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽蟆?爭取均勻磨損的措施： 1、力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布。 2、盡量減少扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩。 3、保證支承件有足夠的剛度。 4、摩擦副中全長上使用機(jī)會不均的那一件硬度應(yīng)高些。 四、磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量 磨損后間歇變大了，設(shè)計時應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補(bǔ)償這 個間隙。 補(bǔ)償方法：可以是自動的連續(xù)補(bǔ)償，也可以是定期的 人工補(bǔ)償。,第九節(jié) 低速運動平穩(wěn)性,一、爬行的現(xiàn)象及其影響,二、對爬行現(xiàn)象的分析,（1）靜摩擦力和動摩擦力之差，差值越大，越容易產(chǎn)生爬行。 （2）傳動系統(tǒng)剛度越差，越容易產(chǎn)生爬行 （3）運動件的質(zhì)量越大，越容易產(chǎn)生爬行 （4）當(dāng)導(dǎo)軌面之間的阻尼較大時，有利于減輕或消除爬行。,三、產(chǎn)生爬行的原因,四、消除爬行的措施,設(shè)計低速運動機(jī)構(gòu)時，首先應(yīng)估算其臨界速度。 如果所設(shè)計機(jī)構(gòu)的最低速度低于臨界速度時，應(yīng)采取措施降低其臨界速度，以避免產(chǎn)生爬行。 運動部件的質(zhì)量往往由于結(jié)構(gòu)要求成為定值，