机械制造技术装备及设计-3-6机床导轨的设计.ppt

1、机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机械制造技术装备及设计4-6机电工程学院机电工程学院 制造工程系制造工程系机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 第一节第一节 概概 述述 导轨副的主要功用是导向和承载导轨副的主要功用是导向和承载。导轨副只许具有。导轨副只许具有一个自由度一个自由度。导向原理导向原理 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 如利用一条导轨面较窄的矩形、三角形、或燕尾形导轨副，可限制住运动部件的四个自由度，沿Y、Z轴的移动，和 绕Y、Z轴的转动。若在该导轨副旁加一条相平行的导轨副，便可限制住运动部件绕X轴转动。机械制造技

2、术装备及设计机床导轨的设计 导轨主要用来支撑和引导运动部件沿着一定的导轨运动，机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副，其中，不运动的配合面成为固定导轨；运动的配合面成为运动导轨。在运动部件（工作台）与固定不动部件（床身）之间只允许有一个自由度，因此，导轨副必须限制运动部件的其他五个自由度。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 一、导轨的功用和分类一、导轨的功用和分类 导轨副按下列性质分类导轨副按下列性质分类。1运动轨迹运动轨迹(1)直线运动导轨直线运动导轨 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。和床身导轨。(2)圆周运动导轨

3、圆周运动导轨 导轨副的相对运动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摩擦性质摩擦性质(1)滑动导轨滑动导轨 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。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。擦。3工作性质工作性质(1)主运动导轨主运动导轨 动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。(2)进给运动导轨进给

4、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。动导轨作进给运动，导轨副之间的相对运动速度低。(3)移置（调整）导轨移置（调整）导轨 实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对运动。相对运动。(4)卸荷导轨卸荷导轨 采用机械、液压或气压办法减轻支承导轨的负荷，降低静、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。动摩擦系数，以提高导轨的耐磨性、低速平稳性和运动精度。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 二、导轨应满足的基本要求二、导轨应满足的基本要求 1.导向精度导向精度主要指导轨

5、运动轨迹的精确度。影主要指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热变形，静（动）压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。度等。2.精度保持性精度保持性主要由导轨的耐磨性决定，耐磨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。及其分布规律等因素有关。3.承载能力大、刚度好承载能力大、刚度好包括导轨自身刚

6、度和接触包括导轨自身刚度和接触刚度。主要取决于导轨的形状，尺寸与支承件的连刚度。主要取决于导轨的形状，尺寸与支承件的连接方式及受力状况等因素。接方式及受力状况等因素。4.低速运动平稳性低速运动平稳性动导轨作低速运动或微量位移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。定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 三、导轨的主要失效形式三、导轨的主要失效形式 磨粒磨损磨粒磨损 （切屑、磨粒、导轨面的硬点或导轨本身磨损的产物；他们（切屑、磨粒、导轨面的硬

7、点或导轨本身磨损的产物；他们刮伤或刻划导轨。导轨中较硬一面的表面凸起对较软的一面的搓削作用刮伤或刻划导轨。导轨中较硬一面的表面凸起对较软的一面的搓削作用引起磨损。引起磨损。）咬合磨损咬合磨损 咬合磨损是指相对滑动的两个表面互相咬啮，所产生的咬裂咬合磨损是指相对滑动的两个表面互相咬啮，所产生的咬裂痕迹叫擦伤痕迹叫擦伤（导轨面摩擦使温度达到金属融化，引起局部焊接；导轨表面凸起的表（导轨面摩擦使温度达到金属融化，引起局部焊接；导轨表面凸起的表面应力超过强度而切坏，属机械挫伤；导轨表面覆盖氧化膜及气体、蒸面应力超过强度而切坏，属机械挫伤；导轨表面覆盖氧化膜及气体、蒸汽或吸附膜，这些薄膜由于导轨面上的局

8、部比压或剪切过高而排除时，汽或吸附膜，这些薄膜由于导轨面上的局部比压或剪切过高而排除时，裸露的金属表面因分子力作用而吸附在一起，导致冷焊。）裸露的金属表面因分子力作用而吸附在一起，导致冷焊。）疲劳疲劳 表面疲劳是因为表层受接触应力而产生弹性变形，脱离接触时则表面疲劳是因为表层受接触应力而产生弹性变形，脱离接触时则弹性恢复，这种过程达到一定循环次数后，表层形成龟裂而产生剥落片。弹性恢复，这种过程达到一定循环次数后，表层形成龟裂而产生剥落片。压溃压溃(永久变形）永久变形）压溃是由于接触应力过大而使表层产生塑性变形而压溃是由于接触应力过大而使表层产生塑性变形而形成坑。形成坑。机械制造技术装备及设计机

9、床导轨的设计 四、导轨的材料及其特点四、导轨的材料及其特点 1.铸铁铸铁-铸铁铸铁 动导轨常用灰铸铁。支承导轨采用孕育铸铁，高动导轨常用灰铸铁。支承导轨采用孕育铸铁，高磷铸铁和合金铸铁，其耐磨性比普通铸铁高磷铸铁和合金铸铁，其耐磨性比普通铸铁高2-4倍。倍。2.铸铁铸铁-淬硬铸铁淬硬铸铁动导轨常用普通灰铸铁，并经刮配加工。支动导轨常用普通灰铸铁，并经刮配加工。支承导轨常用承导轨常用HT200铸铁并进行表面淬火提高共硬度及耐磨性。铸铁并进行表面淬火提高共硬度及耐磨性。3.铸铁铸铁-淬硬钢板淬硬钢板动导轨常用铸铁。支承导轨为淬硬钢导轨，动导轨常用铸铁。支承导轨为淬硬钢导轨，分段镶装在铸铁床身上，所

10、用材料是碳素钢（分段镶装在铸铁床身上，所用材料是碳素钢（T108A,T8A等）等）合金钢合金钢(40Cr,CrWMn等等)。镶钢导轨镶钢导轨机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。它与铸在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。它与铸铁导轨组成摩擦副时，摩擦系数仅为铁导轨组成摩擦副时，摩擦系数仅为0.02-0.03，是铸铁，是铸铁-铸铁铸铁副的副的1/3左右。左右。在动导轨基体上镶装有色金属板，主要有在动导轨基体上镶装有色金属板，主要有ZQSn6-6-3,ZQA1-9-2等等机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 镶粘塑料导轨镶粘塑料

11、导轨，已广泛用于数控机床上，其摩擦系数小，且动、静摩擦系数差很小，能防止低速爬行现象；耐磨性，抗撕伤能力强；加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低，并有良好的自润滑性和抗震性。塑料导轨多与铸铁导轨或淬硬钢导轨相配使用。塑料导轨的类型及特点塑料导轨的类型及特点 近年来国内已研制了数十种塑料基体的复合材料用于机床导轨，其中比较引人注目的为应用较广的填充PTEE（聚四氟乙烯）软带材料，例如美国霞板（Shanban）公司的得尔塞（Turcite-B）塑料导轨软带及我国的TSF软带。Turcite-B自润滑复合材料是在聚四氟乙烯中填充50%的青铜粉，据称还加有二硫化钼、玻璃纤维和氧化物制成带状复合材料。

12、具有优异的减磨、抗咬伤性能，不会损坏配合面，吸振性能好，低速无爬行，并可在干摩擦下工作。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 塑料导轨软带与其他导轨相比，有以下特点塑料导轨软带与其他导轨相比，有以下特点：1)摩擦系数低而稳定 比铸铁导轨副低一个数量级。2)动、静摩擦系数相近 运动平稳性和爬行性能较铸铁导轨副好。3)吸收振动 具有良好的阻尼性。4)耐磨性好 有自身润滑作用，无润滑油也能工作。5)化学稳定性好 耐磨、耐低温，耐强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶液。6)维护修理方便 软带耐磨，损坏后更换容易。7)经济性好 结构简单，成本低，约为滚动导轨成本的1/20，为三层复合材料DU导轨成本的1/4

13、。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 Turcite-B塑料软带的工作特性塑料软带的工作特性贴塑导轨的摩擦特性 摩擦系数速度特性曲线可知，其动、静摩擦系数相差很小，而且摩擦系数速度特性曲线的斜率是正斜率，并具有良好的自润滑性，所以在短油或干摩擦下也不致拉伤导轨面。塑料导轨的pv值 pv值是摩擦副的重要技术指标。在设计机床导轨尺寸时，应根据滑动速度v与比压p之值 pv线图选取，使p与v的交点处于曲线的下方。如满足不了要求，可加大导轨面积，以降低比压p值来满足要求，一般导轨的比压p=0.1Mpa0.2Mpa。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 贴塑导轨的承载能力 Turcite-B软带的变形小

14、，在比压p为14Mpa，温度为50C时其变形不得超过原有厚度的5%。在机床导轨上使用时，在任何情况下的变形率都应低于1%。因此，在设计机床导轨尺寸时应注意减小导轨的比压，以获得较高的运动精度。此种软带的厚度有0.8mm、1.6mm及3.2mm等几种。根据承载变形宜选用厚度小的规格，如考虑到加工余量，一般选用厚度为1.6mm(约1/16)为宜。贴塑导轨的其他性能 Turcite-B软带粘结剪切强度高达7Mpa；弹性模量小于金属材料，可防止振动，减少噪音；导轨副的磨损量小，若采用定时定量润滑，可进一步提高导轨的使用寿命。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 塑料软带的应用及粘贴工艺塑料软带的应用及

15、粘贴工艺 塑料导轨副多为塑料/金属。塑料软带一般粘贴在短的动导轨上，不受导轨形式的限制，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。粘贴工艺如下：机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 金属导轨平面加工 粘贴软带的导轨面可刨或可铣加工成两边带支边的表面粗糙度Ra25m12.5m的凹槽或平面，槽边各留3mm10mm宽的挡边。槽深一般可选软带厚度的1/22/3。如加工成平面，要在两边临时粘接几个等高垫块，防止粘接软带加压时移位。胶层固化后再去掉垫块。配对金属导轨面的粗糙度要求Ra0.4m0.8m，太大使软带产生划痕，太小则不能形成聚四 乙稀转移膜，会使软带加快磨损。对磨导轨面硬度要求在25HRC以上。软带切成形

16、及清洗 粘接前按导轨面的几何尺寸将软带切割成形，适当考虑工艺裕量。软带表面需经过处理，先用各种清洗剂包括丙酮将软带洗净，在该牌号指定的去处不可粘性的溶液中按时浸透，再用丙酮和水等清洗后干燥备用。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 粘接及加工 粘接时，将该牌号软带指定的胶粘剂按规定工艺用刮刀分别涂布于软带表面和粘接软带导轨面上，使胶层中央略高于四周。粘接层厚度0.1mm左右，接触压力为0.05Mpa0.1MPa。粘贴好之后，把运动部件翻转就位扣压在静导轨上，利用运动部件自身重量或外加一定重量，使固化压力达0.1Mpa0.15MPa。经24h室温固化，将运动部件吊起翻转，用小木锤轻敲整条软带。若

17、敲打时各处声响音调一致，说明粘接质量好。然后检查动静导轨的接触精度，让导轨副对研或机械加工，并刮削到接触面的斑点符合要求（着色点面积达50%以上）为止。根据设计要求，可在软带上开出油槽，油槽一般不开穿软带，宽度5mm左右。并可用仪器测出软带导轨的实际摩擦系数。贴塑导轨有逐渐取代滚动导轨的趋势，不仅适用于数控机床，而且还适用于其他各种类型机床导轨，它在旧机床修理和数控化改装中可以减少机床结构的修改，因而更加扩大了塑料导轨的应用领域。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 第二节第二节 普通滑动导轨普通滑动导轨 从制造、装配和检验来说，平面数量应尽可能少 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 矩形导

18、轨：M面J面起导向作用；保证垂直面内的直线移动精度，M面又是承受载荷的主要支承面。J面是防止运动部件抬起的压板面，N面是保证水平面内直线移动精度的导向面。三角形导轨：M、N面兼起支撑和导向作用 燕尾槽导轨：M、面起导向和压板面作用；J面为支撑面。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 导轨副按下列性质分类：运动轨迹 可分为直线运动导轨和圆周运动导轨；摩擦性质 可分为滑动导轨和滚动导轨；工作性质 可分为主运动导轨、进给运动导轨、移置导轨和卸荷导轨。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 a 是矩形导轨，具有刚度高，承载能力大，水平方是矩形导轨，具有刚度高，承载能力大，水平方向和垂直方向向上的位移互不

19、影响，制造、检验和向和垂直方向向上的位移互不影响，制造、检验和维修方便。但是导轨（维修方便。但是导轨（N面磨损后不能自动补偿间面磨损后不能自动补偿间隙）不可避免地存在侧面间隙，因而导向精度较差。隙）不可避免地存在侧面间隙，因而导向精度较差。b 是三角形导轨，当其水平布置时，在垂直载荷作是三角形导轨，当其水平布置时，在垂直载荷作用下，导轨磨损后都自动补偿不会产生间隙。用下，导轨磨损后都自动补偿不会产生间隙。导向性能与顶角导向性能与顶角有关，有关，越小导向性越好，但越小导向性越好，但减减小时导轨面当量摩擦系数加大；小时导轨面当量摩擦系数加大；角加大承载能力角加大承载能力增加，但导向精度差。当其水平

20、布置时，导轨磨损增加，但导向精度差。当其水平布置时，导轨磨损后可自动补偿。支承导轨为凸三角形时，不易积存后可自动补偿。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。支承导轨为凹三角形较大切屑，也不易存润滑油。支承导轨为凹三角形时，导轨副易产生动压效应，但防尘性差。此外，时，导轨副易产生动压效应，但防尘性差。此外，当当M面和面和N面上的负荷相差较大时，可制成不对称面上的负荷相差较大时，可制成不对称的三角形导轨。的三角形导轨。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 c 是燕尾形导轨，是三角形导轨的变形。磨损后不能自动补是燕尾形导轨，是三角形导轨的变形。磨损后不能自动补偿间隙，需用镶条调整。

21、两燕尾面起压板作用，用一根镶条偿间隙，需用镶条调整。两燕尾面起压板作用，用一根镶条就可调整水平、垂直方向的间隙。就可调整水平、垂直方向的间隙。当承受颠覆力矩时，斜面为主要工作面，则刚度较低。当承受颠覆力矩时，斜面为主要工作面，则刚度较低。多用于要求高度小的多层移动部件。多用于要求高度小的多层移动部件。其高度较小，可承受颠覆力矩；但刚度差，制造、检验和维其高度较小，可承受颠覆力矩；但刚度差，制造、检验和维修都不方便。修都不方便。角通常取为角通常取为55，用一根镶条可同时调整，用一根镶条可同时调整M、J两个方向间隙。两个方向间隙。d 是圆柱形导轨，易制造，不易积存较大切屑和润滑油，磨是圆柱形导轨，

22、易制造，不易积存较大切屑和润滑油，磨损后难以调整和补偿间隙。主要用于受轴向载荷的场合。损后难以调整和补偿间隙。主要用于受轴向载荷的场合。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 常用的组合形式 图图 4.6-4 直线运动滑动导轨常用组合形式直线运动滑动导轨常用组合形式a)双三角形组合；双三角形组合；b)双矩形组合；双矩形组合；c)三角形和矩形组合；三角形和矩形组合；d)矩形和燕尾形组合；矩形和燕尾形组合；e)双圆柱组合双圆柱组合 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 a a为双三角形组合，起导向及支承作用。为双三角形组合，

23、起导向及支承作用。导向精度高，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直方向及水导向精度高，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直方向及水平的磨损。平的磨损。要求四个表面在刮要求四个表面在刮(磨磨)削后同时接触。工艺性差，当床身与运削后同时接触。工艺性差，当床身与运动部件热变形不一样时，难于保证四哥面同时接触。动部件热变形不一样时，难于保证四哥面同时接触。常用于龙门刨床、丝杠车床等。常用于龙门刨床、丝杠车床等。b b为双矩形组合，主要承受与主支撑面相垂直的作用力，承载为双矩形组合，主要承受与主支撑面相垂直的作用力，承载能力大，但导向性差。制造、调整简单。导向面用镶条调整间能力大，但导向性差。制造、调整简单

24、。导向面用镶条调整间隙。隙。常用于数控机床、拉床、镗床等。常用于数控机床、拉床、镗床等。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 三角形三角形平导轨，常用于磨床、精密镗床、龙门刨平导轨，常用于磨床、精密镗床、龙门刨床，由于磨削力主要是向下的压力，精镗切削力很床，由于磨削力主要是向下的压力，精镗切削力很小，工作台实际上没有抬起的可能。小，工作台实际上没有抬起的可能。c c为三角形和矩形组合，三角形导轨作主要的导向为三角形和矩形组合，三角形导轨作主要的导向面，兼有导向性好、制造方便等优点导向性比双矩面，兼有导向性好、制造方便等优点导向性比双矩形好。磨损后不能调整，对位置精度有影响。形好。磨损后不能调整

25、，对位置精度有影响。d d为矩形与燕尾形组合，兼有承受较大力矩，调整为矩形与燕尾形组合，兼有承受较大力矩，调整方便等优点。用于横梁和立柱上。方便等优点。用于横梁和立柱上。e e为双圆柱导轨组合，常用于拉床、机械手等。为双圆柱导轨组合，常用于拉床、机械手等。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 选择导轨时应注意：要求导轨有较大的刚度和承载能力时用矩形导轨。重型车床用双矩形增加承载。中小型机床床身用山形核矩形导轨。要求导向精度要求高的用三角形导轨，三角形导轨工作表面同时其承载和导向作用，能自动补偿间隙，导向性好。矩形和圆形导轨工艺性好，制造检验方便。三角形和燕尾形工艺性差。机械制造技术装备及设计机

26、床导轨的设计 二、圆周运动导轨二、圆周运动导轨 图图4.6-5 圆周运动导轨截面圆周运动导轨截面a)平面圆环导轨；平面圆环导轨；b)锥面圆环导轨；锥面圆环导轨；c)V形圆环导轨形圆环导轨 a 是平面圆环导轨。易制造，热变形是平面圆环导轨。易制造，热变形后仍能接触，适用于大直径的工作太火后仍能接触，适用于大直径的工作太火转盘。转盘。它承载能力大，制造方便，只能承受它承载能力大，制造方便，只能承受轴向载荷，须与主轴联用，由主轴来承轴向载荷，须与主轴联用，由主轴来承受径向载荷。多用于立式车床、滚齿机、受径向载荷。多用于立式车床、滚齿机、圆工作台磨床等。圆工作台磨床等。b 是锥面圆环导轨。其母线倾角常

27、取是锥面圆环导轨。其母线倾角常取30，导向性比平面导轨好，可承受轴，导向性比平面导轨好，可承受轴向和径向载荷，能保持很好的润滑。但向和径向载荷，能保持很好的润滑。但是较难保持锥面和轴心线的同轴度。是较难保持锥面和轴心线的同轴度。用于径向力较大的机床。用于径向力较大的机床。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 c 是是V形圆环导轨。它可形圆环导轨。它可承受较大轴向力、径向承受较大轴向力、径向力和颠覆力矩，较难保力和颠覆力矩，较难保证锥面和轴心线的同轴证锥面和轴心线的同轴度。一般采用非对称形度。一般采用非对称形状，当床身与工作台热状，当床身与工作台热变形不同时，两导轨面变形不同时，两导轨面将不同时

28、接触。常用于将不同时接触。常用于立式车床的花盘导轨。立式车床的花盘导轨。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 y x压板调整压板调整 压板用螺钉固定在运动部件上，用刮配、镶块或垫片来调整间隙。接合面y 和导向面和导向面x，两者之间有沟槽，间隙过大，应，两者之间有沟槽，间隙过大，应刮研或修磨刮研或修磨y 面，如间隙太小或压板与导轨压的太面，如间隙太小或压板与导轨压的太紧，则刮研或修磨紧，则刮研或修磨x面。面。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 2镶条调整镶条调整 一种导轨镶条是全长厚度相等，横截面为平行一种导轨镶条是全长厚度相等，横截面为平行四边形或矩形的平镶条，以其横向位移来调整四边形或矩形

29、的平镶条，以其横向位移来调整间隙；另一种是全长厚度变化的斜镶条，以其间隙；另一种是全长厚度变化的斜镶条，以其纵向位移来调整间隙。纵向位移来调整间隙。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 镶条的安放位置：宽导向、窄导向镶条的安放位置：宽导向、窄导向导向面距离小，则为窄导向，对制造、检测、维修导向面距离小，则为窄导向，对制造、检测、维修有利。热变形对间隙影响小，可用较小的间隙来提有利。热变形对间隙影响小，可用较小的间隙来提高导向精度。高导向精度。导向面距离大，则导向面距离大，则宽导向。当运动部件变形大时，宽导向。当运动部件变形大时，比压不均匀，间隙保持性也不如窄导向，故双矩形比压不均匀，间隙保持性

30、也不如窄导向，故双矩形导轨的侧导向面应选取窄导向。导轨的侧导向面应选取窄导向。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 四、四、滑动导滑动导 轨的设计及计算轨的设计及计算1）根据机床的工作条件、使用性能，选择合适的导轨类型；）根据机床的工作条件、使用性能，选择合适的导轨类型；2）选择滑动导轨的截面形状；）选择滑动导轨的截面形状；3）选择合适的导轨材料、热处理方法等；）选择合适的导轨材料、热处理方法等；4）导轨受力分析、压强计算，进行导轨的结构设计和计算；）导轨受力分析、压强计算，进行导轨的结构设计和计算；5）设计导轨调整间隙装置和补偿方法；）设计导轨调整间隙装置和补偿方法；6）设计润滑、防护系统装

31、置；）设计润滑、防护系统装置；7）制定导轨加工、装配的技术要求。）制定导轨加工、装配的技术要求。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 滑动导轨的设计计算 导轨的计算主要是分析导轨面上的受力和比压，探讨合适的导轨结构，以减少导轨的比压，力求磨损均匀，并使导轨结构上保证磨损后对加工精度尽可能小以及磨损后能调整间隙。（1）导轨的许用比压值 导轨支撑免得面积，应与载荷相适应，如果载荷很大，支撑面面积过小，导轨面单位面积上所受的平均比压就很大，导轨表面将因油膜被破坏而加速磨损。p=P/Fp;p为许用值。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 （2）导轨面比压的计算 如果导轨在长度和宽度上磨损较均匀，则对加

32、工精度影响就小，而实际上磨损是不均匀的，原因在于由于导轨各处比压不均匀及导轨面各段使用情况不同，因为外力并不作用在导轨的中心，有颠覆力矩，所以形成哥挑导轨在行则免上受力不一样，在纵向每条导轨受力不均匀。另外，运动部件的刚度不够，受理后产生变形，使外力作用点附近比压增加，产生局部磨损。在设计导轨时，初步拟定导轨形状和尺寸后，应计算作用在捣鬼上的你、力矩，求出导轨上的比压分布情况，判断设计是否合理，当导轨本身的刚度大于接触刚都市，可只考虑接触变形所产生的影响，这时沿导轨长度方向接触变性和比压可看作为线性分布，在宽度上为均匀分布，当导轨刚度较差时，就要考虑导轨本身弹性变形和导轨面的接触变形，此时比压

33、分布为非线性的。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 （3）合理设计导轨的布局 尽量考虑减少磨损对加工精度的影响（4）直线运动滑动导轨结构尺寸的选择 导轨跨距的选择：车床，导轨跨距/最大 回转直径=0.81.0；导轨长度选择：在不致使部件尺寸过大的情况下，应尽量增加导轨工作长度，这样可使导轨表面接触变性引起的运动部件偏转角减少。增加长度，还可使运动部件移动轻便，减少爬行，并使导轨哥出比压均匀。导轨面尺寸的选择：宽度和厚度机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 提高导轨耐磨性的措施 1.合理选择材料和热处理：2采用合理的导轨表面粗糙度和加工方法 3导轨的卸荷：重型机床上的工作台和工件的重量很大，若

34、全部由导轨来承受，则导轨承载面必须很宽，导轨面上的摩擦阻力也很大，消耗了驱动功率，而且会产生爬行，为降低导轨面的比压，提高导轨耐磨性和低速平稳，可采用卸荷导轨。4 导轨的防护和润滑机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 第四节第四节 滚滚 动动 导导 轨轨 在两导轨面之间放置滚珠、滚柱、或滚针等滚动体，是导轨面之间的摩擦具有滚动摩擦性质，这种导轨称为滚动导轨。与普通滑动导轨相比，具有的优点：（1）运动灵敏 滚动导轨的摩擦系数小（0.00250.005），小于滑动导轨的摩擦系数，动、静摩擦系数很接近，不易产生爬行。（2）定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差为0.10.2微米，普通滑动导轨一般为1

35、020微米（3）钢淬硬导轨具有较高的耐磨性，磨损小，精度保持性好。（4）机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 第四节第四节 滚滚 动动 导导 轨轨优点：滚动导轨的摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不易滚动导轨的摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不易产生爬行，可以用油脂润滑。滚动导轨的抗振性差，对油污敏感，产生爬行，可以用油脂润滑。滚动导轨的抗振性差，对油污敏感，需有防护。需有防护。缺点：抗振性差，但可以通过预紧方式提高，结构复杂，成抗振性差，但可以通过预紧方式提高，结构复杂，成本较高。本较高。常用于对运动灵敏度要求高的地方，常用于对运动灵敏度要求高的地方，1.直线滚动导轨副直线滚动导轨副2.滚

36、动导轨滑块滚动导轨滑块机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 优点：滚动导轨的摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不易产生爬行，可以用油脂润滑。滚动导轨的抗振性差，对油污敏感，需有防护。缺点：抗振性差，但可以通过预紧方式提高，结构复杂，成本较高。用途：常用于对运动灵敏度要求高的地方。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 滚动导轨滑块的承载方式滚动导轨滑块的承载方式机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 滚动导轨滑块的安装方式滚动导轨滑块的安装方式机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 滚动导轨示例滚动导轨示例机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 导轨滑块示例导轨滑块示例机械制造技术装备及设计机床导轨的

37、设计 滚动导轨装配滚动导轨装配机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 二、二、滚动导轨的预紧滚动导轨的预紧滚动导轨有预加载荷时，刚度会增加，但牵引力也增加。滚动导轨有预加载荷时，刚度会增加，但牵引力也增加。预紧方法一般有两种，一是采用过盈配合，二是采用调整元件预紧方法一般有两种，一是采用过盈配合，二是采用调整元件预紧。预紧。三、三、滚动导轨的计算滚动导轨的计算（1）滚动体的尺寸和数量）滚动体的尺寸和数量滚动体的直径滚动体的直径68毫米；数量应根据强度、毫米；数量应根据强度、刚度条件来选择。刚度条件来选择。（2）接触强度计算）接触强度计算（3）接触刚度计算）接触刚度计算原则：与滚动轴承计算类似原则：与滚动轴承计算类似以一定的载荷条件下行走以一定的载荷条件下行走一定的距离，一定的距离，90%的支承的支承不发生点蚀为依据。不发生点蚀为依据。机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 机械制造技术装备及设计机床导轨的设计 Copyright by WQ Gao,GDUT 2005-2006