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1、数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,任务四 数控机床的导轨,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,一、概述,1、作用：是起导向及支承作用，即保证运动部件在外力的作用下(运 动部件本身的重量、工件重量、切削力及牵引力等)能准确 地沿着一定方向的运动。 2、基本组成: 运动件、承导件 承导件 (静导轨) : 导轨副中设在支承构件上的，其导轨面为承导 面，比较长。支承和限制运动件，使其只能按 给定方向运动。 运动件（动导轨） : 设在运动件上的，导轨面一般较短。作直线 运动。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,3、导轨的导向原理（保留一个移动自由度） 导轨的导向面,数控
2、机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,二、导轨的分类,1、按摩擦性质分,滑动导轨,两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦,静压导轨 ：油膜压强靠液压泵建立， 两导轨面间有一层静压油膜，多用于 进给运动导轨。,动压导轨：当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体的动压效应使导轨油腔处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液体摩擦。只能用于高速的场合，故仅用作主运动导轨。,普通滑动导轨,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,滚动导轨,滚珠导轨 滚柱导轨 滚针导轨 滚动轴承导轨,两导轨面间的摩擦性质是滚动摩擦,在两导轨面间装有球、滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动导轨
3、和旋转主运动导轨。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2、按受力情况分,必须借助于外力才能保证动、静导轨面间的接触,开式导轨,闭式导轨,依靠导轨本身的几何形状保证动、静导轨面间的接触,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,3、校运动轨迹可分为直线运动和圆周运动导轨。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,导向精度 精度保持性 运动精度 足够的刚度 结构工艺性好,三、导轨的基本要求,指动导轨运动轨迹的准确度。 它是保证导轨工作质量的前提，是对导轨的基本要求。 影响因素:导轨的几何精度和接触精度、结构型式、装配质量、导轨与支承件的刚度、热变形及油膜刚度（指动、静压导轨）
4、。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,（1）几何精度 反映了导轨在低速空载运动时的导向精度。 直线运动导轨的几何精度:,导轨在竖直平面 内的直线度 。 导轨在水平平面 内的直线度 。 两导轨面间的 平行度。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,(2) 接触精度,磨削和刮研的导轨表面，接触精度按JB2278的规定，采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或2525mm2面积内的接触点数衡量。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,导向精度 精度保持性 低速平稳性 足够的刚度 结构工艺性好,三、导轨的基本要求,影响精度保持性的主要因素是磨损。 影响因素：导轨的材料、热
5、处理、加工的工艺方法、磨擦性质及受力情况（即导轨的比压、润滑和防护）等有关。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,导向精度 精度保持性 低速平稳性 足够的刚度 结构工艺性好,三、导轨的基本要求,当动导轨作低速运动或微量位移时，应保证导轨运动的平稳性，即不出现爬行现象。 影响因素：导轨的结构、材料、润滑；动、静摩擦系数的差值；运动部件的质量；传动导轨运动的传动链的刚度等。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,导向精度 精度保持性 低速平稳性 足够的刚度 结构工艺性好,三、导轨的基本要求,导轨的刚度是机床工作质量的重要指标，它表示导轨在承受动静载荷下抵抗变形的能力，若刚度不足，
6、则直接影响部件之间的相对位置精度和导向精度，另外还使得导轨面上的比压分布不均，加重导轨的磨损，因此导轨必须具有足够的刚度,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,导向精度 精度保持性 低速平稳性 足够的刚度 结构工艺性好,三、导轨的基本要求,在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。 对于刮研导轨，应尽量减少刮研量。 对于镶装导轨，应做到更换容易。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,四、常用机床导轨,1、滑动导轨 应用于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床中。,（1）滑动导轨的结构,1）直线滑动导轨 的截面形状,矩形导轨。 三角形导轨。 燕尾形导轨。 圆柱形导轨。
7、,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,矩形导轨。,制造简便，刚度和承载能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影响，因此安装、调整都较方便。M面是保证在垂直面内直线移动精度的导向面，又是承受载荷的主要支承面；N面是保证水平面内直线移动精度的导向面。因N面磨损后不能自动补偿间隙，所以需要有间隙调整装置。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,三角形导轨,山形导轨及V形导轨均称三角形导轨，当其水平布置时，在垂直载荷作用下，导轨磨损后能自动补偿，不会产生间隙，因此导向性好。但压板面仍需要有间隙调整装置。导向性能与顶角有关，顶角越小，导向性越好；角加大，承载能力增加。大型或重型机床，可
8、取=110120精密机床，常取90。支承导轨为凸三角形时，不易积存较大切屑，也不易存润滑油。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,燕尾形导轨。,可以看成是三角形导轨的变形。其磨损后不能自动补偿间隙，需用镶条调整。两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就可调整水平、垂直方向的间隙。导轨制造、检验和修理较复杂，摩擦阻力大。当承受垂直作用力时，它以支承平面为主要工作面，它的刚度与矩形导轨相近；当承受颠覆力矩时，其斜面为主要工作面，刚度较低。燕尾形导轨一般用于要求高度小的多层移动部件。两个导轨面间的夹角为55。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,圆柱形导轨。,制造简单，内孔可珩磨，外圆
9、经过磨削可达到精密配合，但磨损后调整间隙困难。为防止转动，可在圆柱表面上开键槽或加工出平面，但不能承受大的转矩。圆柱形导轨主要用于受轴向载荷的场合，适用于同时作直线运动和转动的场合，如拉床、珩磨机及机械手等。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式,从限制自由度的角度出发，采用一条导轨即可。 用一条导轨，移动部件无法承受颠覆力矩。 直线运动导轨一般由两条导轨组合。 重型机床，常用三条或三条以上导轨的组合。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式, 双三角形组合。 双矩形组合。 V形一平导轨组合。 三角形一矩形组合。 平平三角形
10、组合。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式,双三角 形组合。,这种导轨同时起支承、导向作用，磨损后相对位置不变，能自行补偿垂直方向及水平方向的磨损，导向精度高，但要求四个表面的刮削或磨削后接触，工艺性较差，床身与运动部件热变形不一样时，不易保证四个面同时接触。这种导轨用于龙门刨床与高精度车床。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式, V形一平导 轨组合。,不需要用镶条调整间隙，导向精度高，加工装配也较方便，温度变化不会改变导轨面的接触情况，但热变形会使移动部件水平偏移，通常用于磨床、精密镗床上。,数控机床结构与装调工艺,
11、数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式,双矩形组合。,这种导轨主要承受与主支承面相垂直的作用力。此外，侧导向面要用镶条调整间隙，接触刚度低，承载能力大，导向性差。双矩形组合导轨制造、调整简单，用于普通精度机床，如升降台铣床、龙门铣床等。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导轨的组合形式, 三角形一矩形组合。,三角形一矩形组合导轨兼有导向性好、制造方便等优点，应用最为广泛。常用于车床、磨床、精密镗床、滚齿机等机床上。三角形导轨作主要导向面，导向性比双矩形好。三角形导轨磨损后不能调整，对位置精度有影响。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）直线运动导
12、轨的组合形式,平平三 角形组合,是用于重型龙门刨床工作台导轨的一种形式，三角形导轨主要起导向作用，平导轨主要起承载作用，不需用镶条调整间隙。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,3）圆周运动导轨,平面圆环导轨 。 锥形圆环导轨 。 V形圆环导轨 。,主要用于圆形工作台、转盘和转塔头架等旋转运动部件。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,4）数控机床常用的组合形式 数控机床常用直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有：三角形一矩形、矩形一矩形。这两种导轨的刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,工作台由一条导轨的两侧导向,由
13、两条导轨的内侧导向,宽导轨导向面的距离较大，热膨胀时变形量大，须留较大的侧向间隙，因而导向性不如窄式好。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。,五、数控机床常用的导轨,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,1、塑料滑动导轨,传统的铸铁-铸铁滑动导轨，除经济型数控机床外，其它数控机床已不在采用。取而代之的是铸铁-塑料或镶钢-塑料滑动导轨。 塑料导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的是铸铁或钢质导轨。,数控机床上常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧耐磨涂层导轨两类。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,1）贴
14、塑导轨 贴塑导轨是在导轨滑动面上贴一层抗磨塑料软带。 贴塑导轨软带以聚四氟乙烯（PTFE）为基材，青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合制成，并做成软带状。聚四氟乙烯是现有材料中摩擦因数最小（0.04）的一种，但纯的聚四氟乙烯不耐磨，因此需要添加一些填充剂。 塑料软带可切成任意大小和形状，,用粘结剂粘接在导轨基面上，由于这类导轨软带用粘接方法，习惯上称贴塑导轨。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,（1）聚四氟乙烯导轨软带的特点： 摩擦特性好 其摩擦因数小，且动、静摩擦因数差别很小，低速时能防止爬行，使运动平稳和获得高的定位精度。 减振性好 塑料的阻尼特性好，其减振消音性能对提高摩擦副的
15、相对运动速度有很大意义。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,耐磨性好 塑料导轨有自润滑作用，材料中又含有青铜粉、二硫化钼和石墨等，对润滑油的供油量要求不高，无润滑油也能工作。 化学稳定性好 塑料导轨耐低温，耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂，具有很好的化学稳定性。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,工艺性好 可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量的要求，且塑料易于加工，能获得优良的导轨表面质量。 由于聚四氟乙烯导轨软带具有这些优点，所以被广泛应用于中、小型数控机床的运动导轨上。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,（2）导轨软带的粘贴工艺,导轨软带使用工
16、艺很简单，它不受导轨形式限制，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。,粘贴的工艺过程是：先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度Ra3.21.6，将导轨粘贴面加工成0.51mm深的凹槽，然后用汽油或金属清洁剂或丙酮清洗粘贴面，将已经切割成形的导轨软带清洗后用胶粘剂粘贴，固化12h后，再合拢到固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，在室温下固化24h，取下清除余胶即可开油槽进行精加工。由于这类导轨采用粘接方法，习惯称为“贴塑导轨”。,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,贴塑导轨,数控机床结构与装调工艺,数控技术系机制教研室,2）注塑导轨,涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份，以固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。 特点： 有良好的可加工性，可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工； 良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高，固化时体积不收缩，尺寸稳定。 可在调整好固定导轨和运动导轨间的相关位置精度后注入涂料，这样可节省 许多加工工时。 它特别适用于重型机床和不能用
