第九章机床导轨的修理与调整

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1、北京铁路局石家庄职工培训基地 主讲：邢建章 E-maiI:*1第九章 机床导轨的修理与调整在机床修理工作中，无论大修或日常维修，机床导轨的修理与调整都占有十分重要的地位。它不 但影响加工零件的质量，而且往往是其他零部件精 度检查的基准。机床导轨的作用是引导机床的移动 部件(如龙门刨床工作台、车床床鞍等)沿确定轨迹 作准确的相对运动，或使机床部件(如车床的主轴箱 、尾座等)在确定的位置上正确定位，同时对机床的 运动部件起支承作用。 Date291 概 述机床的床身、立柱、工作台、床鞍、滑座等部件上均有导轨。 由于各种导轨在工作时受力状况不同，所以导轨的形状和尺寸也不 同。但机床导轨的质量必须满足

2、机床的加工精度、 工作能力以及使用寿命的要求。1较高的精度它包括导轨的形状误差(如直线运动导轨的平面度、直线度，环 形导轨的圆度等)和导轨之间的相互位置误差(如导轨面间的平行度 、垂直度等)。2足够的刚度导轨刚度是指在外力作用下，导轨抵抗变形的能力。加强导轨 的刚度，可以减少外力作用下导轨的变形，确保导轨精度的稳定。3耐磨性好导轨磨损将影响机床的加工精度和使用寿命，因此要求导轨的 耐磨性好，表面磨损均匀，磨损后能调整和自动补偿。 一、机床导轨的技术要求Date3二、导轨的种类及其特点 1滑动导轨导轨副之问采用的是滑动摩擦形式。它可分为3种 ： 图91 卸荷导轨a)机械式 l一工作台(上导轨)

3、2一滚轮 3一轮轴 4一弹性板 5一弹力调节螺钉 6一床身( 下导轨） (1)普通滑动导轨此导轨的滑动面之间为半干摩擦，摩 擦阻力大，易产生爬 行，磨损快，寿命短 。但由于结构简单， 制造容易，易于保持 精度，所以目前应用 普遍。 Date4b)液压式 1一工作台(上导轨) 2一滚轮 3一顶杆 4一薄膜 5一油腔 6一油管 7一床身( 下导轨) 8一油箱 9一滤油器 10一 液压泵 11一溢流阀 12一可调节流器(2)卸荷导轨 如图9-1所示，采用减小导轨接触压力的 措施，以提高灵敏度 和降低摩擦阻力的导 轨称为卸荷导轨。常 用的有机械式和液压 式两种。Date5(3)静压导轨 如图9-2所示

4、，利用液体的静压力，使导轨 在运动前完全浮起，由供油系统控制流量和恒压力，使两个相对 运动的导轨面处于纯液体状态摩擦，这种导轨称为静压导轨。其 优点是：导轨磨损小、寿命长，而且工作精度高、抗振性好，低 速时不爬行。其缺点是：结构复杂，对润滑油的洁净度要求高。 静压导轨一般用于重型机床及高精度机床。 图9-2静压矩形导轨供 油系统图1一油箱 2一滤油器 3一液压泵 4一溢流阀 5一精滤油器 6一可调节 流器7一油压表 8一软管9工作台导轨 10一油 腔 11一机床床身导轨 重型机床 Date6图9-3 环形导轨 a)底座(下导轨) b)工作台(上导轨) (4)环形导轨 如图9-3所示，环 形导轨

5、是各类机床回 转工作台的运动轨迹 。多用于立式车床、 立式滚齿轮机床、立 式磨床及插床等。其 截面形状有平面(矩形 )和v形(角度)两种， 由于导轨接触面较宽 ，导轨副的刚度、精 度和稳定性都较好。 立式车床 Date72滚动导轨即导轨副之间采用的是滚动摩擦形 式。按滚动体的形状，可分为滚珠导轨 、滚柱导轨、滚针导轨和直线滚动导轨 块(副)组件等形式。 图9 4 滚珠导轨a)镶钢滚珠导轨 b)镶钢可调预紧力导轨 1、2一镶钢导轨(固定在工作台上) 3一钢球 4一钢球保持器 5、6一镶钢 导轨(固定在床身上) 7一螺钉 8一工作台 9一机床床身(1)滚珠导轨 如图9-4所示 ， 滚珠导轨结构简单

6、，制造方便。但 因接触面积小，故刚度低，一般适用 于承载能力较小的场合，如工具磨床 的工作台等。若采取如图9-4b所示的 可调预紧力结构，用螺钉7调节导轨间 隙和预紧，可增加导轨刚度、运动精 度和承受较大的倾侧力矩。 Date8图95 滚柱导轨a)三角形一矩形滚柱导轨 b)燕尾形镶钢滚柱导轨l、2一镶钢角度导轨 3一镶钢平面导轨 4一滚柱 5一工作台(上导轨) 6一床身(下导轨) 7一紧固螺钉 (2)滚柱导轨如图9_5所示，滚柱 导轨承载能力和刚度都比滚珠导轨 大，适用于承载能力较大的机 床。但它对导轨的平行度要求 较高，否则将明显降低运动精 度和使磨损加剧。因此，滚柱 最好做成腰鼓形，中间盲

7、径比 两端大002 mm左右。 Date9(3)滚针导轨滚针比滚柱的直径小，在相同 的长度上可排列更多的滚针，因而 承载能力大，结构紧凑，但摩擦力 也要大一些。适用于尺寸受限制的 场合。(4)直线导轨副近年来数控机床越来越多地采 用了由专业厂生产的直线滚动导轨 块或导轨副组件。这种导轨组件本 身制造精度很高，对机床的安装基 面要求不高，安装、调整都非常方 便，现已有多种形式、规格可供使 用。滚针导轨直线导轨副 Date10图9-6 滚柱导轨块组件图 如图96所示为一种滚动 导轨副，它由导轨、滑块 、钢球、返向器、保持架 、密封端盖及挡板等组成 。当导轨与滑块作相对运 动时，钢球就沿着导轨上 的

8、经过淬硬和精密磨削加 工而成的4条滚道滚动，在 滑块端部钢球又通过返向 装置(返向器)进入返向孔 后再进入滚道，钢球就这 样周而复始地进行滚动运 动。返向器两端装有防尘 密封端盖，可有效地防止 灰尘、屑末进入滑块内部 。Date113塑料导轨如果数控机床加工经常受到变化的切削力的作用，或当传动 装置存在间隙或刚性不足时，过小的摩擦力反而容易产生振动。 此时，可采用滑动导轨副，以改善系统阻尼特性。为减少导轨的 磨损和提高运动性能，近年来出现了两种新型塑料滑动导轨。图9-7 贴塑导轨 塑料导轨(1)贴塑导轨贴塑导轨就是在与床身相配的滑动导轨上粘贴一层 动、静摩擦因数基本相同， 耐磨、吸振的塑料软带

9、。Date12塑料软带材料是以聚四氟乙烯为基体，加以青铜粉、二硫化钼 和石墨等填充剂混合烧结并做成软带状，国内已有牌号TSF导 轨软带系列产品以及配套用的DJ胶粘剂。导轨软带使用工艺简 便，只要将导轨粘贴面作半精加工至表面粗糙度达尺。321 6，清洗粘贴面后，用胶粘剂黏合，加压固化，再经精加工即 可，如图9-7所示。(2)注塑导轨 注塑导轨就是在定、动导轨之间采用注塑的方式制成塑料导轨。注塑导轨是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂 ，混合成膏状，国内牌号为HNT。导轨注塑工艺简单，在调整好固定导轨和运动导轨间相关位置精度后注入双组分塑料，固 化后将导轨分离即成塑料导轨副。Date13三、导

10、轨的截面形状及其组合形式1导轨的截面形状导轨的截面形状有三角形、矩形、燕尾形和圆柱形等4种。 常见导轨的截面形状及用途见表9-1。 表9-1 常见导轨的截面形状及用途Date142导轨的组合形式为了保证机床导轨有一定的承载能力、导向性和导向稳定 性，除燕尾导轨外，通常均由两个以上的单条导轨组合而成， 其截面形状可以相同或不同。常见导轨的组合形式见表9-2。 Date15表92 常见导轨的组合形式Date1692 常用装配维修量具和量仪图98 平尺1平尺主要用作导轨的刮研和测量的基准。平尺有桥形平尺、平行平尺和角度平 尺3种，如图9-8所示。a)桥形平尺b)平行平尺c)角度平尺桥形平尺上表面为工

11、作面，用来刮研或测量机床导轨。平行平尺有两个相 互平行的工作面。角度平尺用来检查燕 尾导轨。平尺用灰口铸铁铸成，经机加 工和热处理以消除内应力。工作面要刮 削至25点(25 mm25 mm) (1级平尺) 或20点(25 mm25 mm)(2级平尺)。 Date17图9-9 方尺和直角尺a)方尺 b)平角尺 c)宽底座角尺 d)直角平尺 2方尺和直角尺用来检查机床部件之问垂直度的量具。常用的有方尺、平角尺、宽底 座角尺和直角平尺4种，如图9-9所示 。 图9-10垫铁 a)平面垫铁 b)凹v形等边垫铁 c)凸V形等边垫铁 d)凹v形不等边垫铁 e)直角垫铁 f)55角形垫铁 3垫铁一种检验导轨

12、精度的辅助工具， 主要用作水平仪和百分表等精密量具的 垫铁。材料多为铸铁，根据使用目的和 导轨形状不同，制成多种形状，如图9- -10所示。 Date18图911 检验棒a)长检验棒 b)短检验棒 I-一莫氏锥柄 2-退卸螺母 3一测量圆柱面c)圆柱检验棒1一测量圆柱面 2、3-I艺塞4检验棒主要用来检查机床主轴和套筒类 零部件的径向跳动、轴向窜动、同轴 度、平行度等，是机床修理、装配的 常用工具。检验棒一般用工具钢制成，经热 处理和精密加工，精度较高。为减轻 质量可制成空心结构，为便于装拆、 保管，可做出拆卸螺纹和吊挂用孔。 用完后应清洗、涂油、吊挂保存。检验棒按主轴结构和检验项目不 同，可

13、制成不同的结构形式，如图9- 11所示。 Date195检验桥板检验机床导轨面间相互位置精度的一种工具，一般与水平仪 结合使用。根据不同形状的导轨，可制作不同结构的检验桥板， 图9-12所示为常用的一种。检验桥板与导轨接触部分及本身的跨 度可以更换和调整，以适应多种床身导轨组合的测量。 图912 检验桥板l一半圆棒2-丁字板 3一桥板4 、5一圆柱螺钉 6-滚花螺钉 7一滑动支承 板8一调整杆9-盖板 10-垫板 11一接触板 12 -圆柱头铆钉 13一六角 螺母 14-平键 机床安装Date206水平仪水平仪主要用 来测量导轨在垂直 平面内的直线度、 工作台面的平面度 及零件问的垂直度 和平

14、行度等。有条 形水平仪、框式水 平仪和合象水平仪 等，如图9一13所示 。图9-13 水半仪a)条形水平仪b)框式水平仪c)合象水平仪 Date21图9-14水平仪的读数原理(1)水平仪的读数原理 如图9-14所示，假设平板处于 自然水平，在平板上放根1 m长的平行平尺，平尺上的水平仪 的读数为零，即水平状态。如 将平尺一端抬起002 mm，相 当于使平尺与平板平面形成4”的角度。如果此时水平仪的气 泡向右移动一格，则该水平仪 读数精度规定为每格002 1000 mm。读作千分之零点零二毫米。Date22图9-15水平仪的读数方法(2)水平仪的读数方法常用的读数方法有两种：1)绝对读数法 只有

15、气泡在中问位置 时，才读作0。以零线为起点，气泡向任意 一端偏离零线的格数，即为实际偏差的格 数。偏离起端为“+”，偏向起端为“一”。 一般习惯由左向右测量，也可以把气泡向 右移读为“+”，向左移读为“一”。如图9 15a所示为+2格。2)平均值读数法 分别从两长刻线(零 线)起向同一方向读至气泡停止的格数，把 两数相加除以2，即为其读数值。如图9- 15b所示，气泡偏离右端“零线”3格，气泡 左端也向右偏离左端“零线”2格，实际读数 为+25格，即右端比左端高25格。平 均读数法不受环境温度影响，读数精度较 高。Date23(3)用水平仪测量导轨垂直平面内直线度的方法1)用一定长度的垫铁安放水平仪，不能直接将水平仪置于 被测导轨表面上。2)将水平仪置于导轨中间，调平导轨。3)将导轨按垫铁长度分若干段，依次首尾相接逐段测量， 取得各段读数。如图9-16所示。4)把各段测量读数逐段累积，画出导轨直线度曲线图。 图9-16框式水平仪测量导轨 Date24图9-17 两端点连线法 5)用两端点连线法或最小区域法确定最大误差格数和误差 曲线形状。两端点连线法。如图9-17所示，若导轨直线度误差曲 线呈单凸或单凹时，作首尾两端点连线 I一I ，并