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1、第四章机床主要部件设计理论第三部分 导轨1第十二章 导轨 第一节 导轨的功用、分类和应满足的要求、导轨的功用和分类导轨(Guideways)的功用是导向和承载。在导轨副(如工作台和床身导轨)中，运动的一方(如工作台导轨)叫做动导轨，不动的一方(如床身导轨)叫做支承导轨。 2进给运动导轨（速度相对较低）按磨擦性质分滑动导轨滚动导轨普通滑动导轨动压导轨（仅用作主运动导轨）静压导轨（多用于进给运动导轨）按运动性质分主运动导轨（速度相对较高）移置导轨1 .分 类3q数控机床常用导轨形式n塑料导轨：滑动摩擦n滚动导轨：滚动摩擦n静压导轨：液体摩擦按受力状况分开式导轨闭式导轨4二、导轨应满足的要求n一定的
2、导向精度；n良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；n阻尼特性好（高速时不振动）；n足够的刚度和强度；n良好的精度保持性；n结构简单、工艺性好。5第二节 导轨的材料n材料：铸铁、钢、有色金属和塑料等。n主要要求：耐磨性高、工艺性好和成本低等。 一、铸铁q铸铁是一种成本低，有良好的减振性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。1. 灰铸铁 （应用最多的是HT200）2. 孕育铸铁（ HT300）3. 耐磨铸铁（高磷铸铁、磷铜钛铸铁和钒钛铸铁）6q从耐磨角度分析：耐磨铸铁孕育铸铁灰铸铁q铸铁导轨的淬火q感应淬火：有高频和中频感应加热淬火两种，硬度可达4555
3、HRC，耐磨性可提高近两倍。q火焰表面淬火：其导轨因淬硬层深而使导轨耐磨性有较大的提高。q电接触表面淬火：硬度可达50HRC以上，淬火深度在0.20.3mm。7二、钢优点：采用淬火钢或氮化钢的镶钢支承导轨，可大幅度地提高导轨的耐磨性。缺点：镶钢导轨工艺复杂、加工较困难、成本也较高。(1)合金工具钢或轴承钢：（9Mn2V、CrWMn、GCrl5等。整体淬硬，HRC 60）(2)高碳工具钢：（T8A、T10A等，整体淬硬 HRC58）(3)中碳钢:(45或40Cr7整体淬硬，HRC48)(4)低碳钢:(20Cr，渗碳淬硬， HRC60 )(5)氮化钢:(38CrMoALA，渗氮处理，表面硬度 为H
4、V 850)8三、有色金属材料：锡青铜ZQSn6-6-3和铝青铜ZQA19-4。作用：用于重型机床的动导轨上，与铸铁的支承导轨相搭配。优点：耐磨性较高，可以防止撕伤和保证运动的平稳性和 提高移动精度。9四、塑料n塑料软带（聚四氟乙烯）（又称贴塑导轨）在动导轨上粘贴塑料导轨软带，支承导轨面仍为铸铁淬火磨削面。v优点：1）摩擦系数低，0.030.05；2）动、静摩擦系数相近，且摩擦系数曲线具有上扬特性 ，具有良好的防止爬行的性能；10贴塑导轨 什么是贴塑导轨金属对塑料型式的滑动导轨，在短导轨面上附有一层塑料，长导轨面仍为铸铁淬火磨削面； 分类：贴塑导轨（聚四氟乙烯软带）、涂塑导轨（环氧树脂）113
5、）耐磨性高，可提高12倍；4）能够自润滑,可在干摩擦条件下 工作.5）有良好的化学稳定性，耐酸、耐碱、耐高温。工艺性好，维修方便。v缺点：塑料刚度低。因此不宜在局部压强 很大的导轨上应用。v三层复合材料的导轨板它是在镀铜的钢板上烧结一层多孔青铜粉，在青铜的孔隙中填人聚四氟乙烯。因此，它具有塑料导轨软带的优点，而且 刚性高。12聚四氟 乙烯烧结的多孔青铜 颗粒钢板1.53mm0.025mm13五、导轨副材料的选用在导轨副中，为了提高耐磨性和防止咬焊，采取的措施：v 动导轨和支承导轨应分别采用不同的材料。v相同的材料，也应采用不同的热处理使双方具有不同的硬度。v长导轨用较耐磨的和硬度较高的材料制造
6、（相对短导轨）。14第三节 滑动导轨的结构一、导轨的截面形状与组合1.每种之中都有凸凹之分。2.支承导轨为凸形，不易积存较大的切屑，但也不易存留润滑油。适用速度较低的进给运动导轨。3.支承导轨为凹形易存留润滑油。除用于进给导轨外，还可用于主运动导轨。滑动导轨截 面主要形式三角形矩形燕尾形圆形15a. 双三角形导轨1）它的导向性和精度保持性都高, 角越小导向性越好，同时，当量摩擦系数越大。2）超定位。加工、检验和维修都比较困难。3） 角通常为90016b. 矩形导轨1）刚度高，承载能力强。2）当量摩擦系数比三角形导轨低。3）加工、检验和维修都方便。4）广泛采用双矩形动导轨贴塑料软带。5）导向性较
7、差导向性相 对较好导向性相 对较差17c.三角形和矩形导轨的组合1)兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点而应 用很广。例车床。18d. 燕尾形(Dovetail)导轨1）高度较小，间隙调整方便，可以承受颠覆力矩。2）角通常取55。3）导轨刚度较差。4）加工、检验和维修都不大方便。5）适用于受力小、层次多、要求间隙调整方便的地方.19e. 矩形和燕尾形导轨的组1) 它兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多用于横梁、立柱和摇臂的导轨副等。f. 双圆柱导轨的组合1） 具有制造方便，不易积存较大的切屑的优点。2）间隙难以调整，磨损后也不易补偿。203）常用于移动件只受轴向力的场合，如攻螺纹机和机械手的
8、导轨副等。n当工作台宽度大于3000时，可采用3条或3条以 上导轨的组合型式。21g、圆周运动导轨1)平面圆环导轨：容易制造，热变形 影响小，用于大直径的工作台或转盘。只承 受轴向力，不承受径向力。导航摩擦损失小 ，精度高，如滚齿机、立车的导轨等。2)锥形圆环导轨：能承受轴向力和较 大的径向力，导向性比平面好，但要保持锥 面和主铀的同心度较困难。母线倾斜角一般 为300，常用于径向力较大的机床。3)V形圆环导轨：能承受较大的 轴向力、径向力和颠覆力矩，能保持很 好的润滑，但制造较复杂，必须保证V 形的两个锥面和主轴同心。V形一般用 非对称形状，当床身和工作台热变形不 同时，两导轨将不同时接触。 22二、导轨间隙的调整n 导轨结合面配合的松紧对机床的工作性能有相当大的影响。n配合过紧不仅操作费力还会加快磨损；n配合过松则将影响运动精度，甚至会产生振动。n所以，常用镶条和压板来调整导轨的间隙。1. 镶条 a.平镶条23平镶条接触几点受力，变形大，刚性低。应用少。b. 楔形镶条24251）楔形镶条的斜度为11001402）接触均匀，刚度高，但加工稍困难。2.压板压板用于调整辅助导轨面的间隙和承受颠覆力矩26
