導(dǎo)軌設(shè)計(jì)及壽命計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一節(jié) 導(dǎo) 軌 概 述導(dǎo)軌的功用 導(dǎo)向和承載。導(dǎo)軌副 由兩根相互接觸、并能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌組成。 一根導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)、一根導(dǎo)軌固定（運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌在上，固定導(dǎo)軌在下） 一根導(dǎo)軌較短、一根導(dǎo)軌較長(zhǎng)（通常將長(zhǎng)導(dǎo)軌作為固定導(dǎo)軌） a）圖支承剛度明顯好于b）圖； 短導(dǎo)軌更易磨損。顯然，a）圖短導(dǎo)軌卸下（拿去修復(fù)）更容易。一、導(dǎo)軌的分類 1按運(yùn)動(dòng)軌跡分 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 2按工作性質(zhì)分 主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 調(diào)整導(dǎo)軌 3按摩擦性質(zhì)分 （1）液體摩擦（動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌） （2）滑動(dòng)摩擦（固體）（普通滑動(dòng)導(dǎo)軌） 磨損的基本形式是：磨粒磨損和咬合磨損。 磨粒磨損 磨粒是指存在于導(dǎo)軌面

2、間的微小硬粒（如切屑、塵粒和導(dǎo)軌自身的硬質(zhì)點(diǎn)等），這些微小硬粒將使導(dǎo)軌面產(chǎn)生機(jī)械劃傷和磨損溝痕。咬合磨損 又稱咬焊。是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表面互相咬合，并在表面產(chǎn)生撕裂的現(xiàn)象。咬合的物理意義是：兩接觸面的分子相互滲透、吸引（同種金屬，分子間的親和力更強(qiáng)），高溫下將會(huì)產(chǎn)生相互粘連、甚至咬焊。運(yùn)動(dòng)時(shí)則被撕裂。這種磨損是決不允許發(fā)生的。 （3）滾動(dòng)摩擦（固體）（滾動(dòng)導(dǎo)軌） 滾動(dòng)導(dǎo)軌的磨損形式為疲勞磨損和壓潰現(xiàn)象。即，滾動(dòng)體施壓，被施壓點(diǎn)彈性變形、恢復(fù)，再，反復(fù)循環(huán)一定次數(shù)后，產(chǎn)生疲勞，出現(xiàn)點(diǎn)蝕。更嚴(yán)重的，將會(huì)壓出凹坑，這就是壓潰現(xiàn)象，這種破壞也是不允許發(fā)生的。4按受力情況分 開式 閉式 二、導(dǎo)軌的基本要

3、求 導(dǎo)向精度； 耐磨性； 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性； 剛度。三、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的步驟第二節(jié) 滑 動(dòng) 導(dǎo) 軌普通滑動(dòng)導(dǎo)軌通常與支承件做成一體。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)固定導(dǎo)軌，總是朝著一個(gè)確定的方向運(yùn)動(dòng)。所以，導(dǎo)軌副間的定位應(yīng)消除五個(gè)自由度。一、滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)1直線滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀 現(xiàn)在，滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。即圖8-2所示的： (a) 矩形；(b) 三角形；(c) 燕尾形；(d) 圓形。 另外，根據(jù)導(dǎo)軌副中固定導(dǎo)軌的凹凸?fàn)顟B(tài)，可將導(dǎo)軌分為： 凸形導(dǎo)軌 固定導(dǎo)軌凸起狀態(tài)。（用于速度較低場(chǎng)合） 凹形導(dǎo)軌 固定導(dǎo)軌凹下狀態(tài)。（用于速度較高場(chǎng)合）注 圖8-2中的（a）和（c），在實(shí)際中均需留出間隙用以調(diào)整。 （1

4、）矩形導(dǎo)軌 矩形導(dǎo)軌：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)。安裝和調(diào)整較方便（見圖8-3b），但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙。 （2）三角形導(dǎo)軌 凸三角形又稱“山形”，凹三角形又稱“V形”。 當(dāng)三角形導(dǎo)軌水平布置時(shí)（三角形導(dǎo)軌一般水平布置），若切削力不大，在重力作用下，能自動(dòng)貼緊定位面，則不需要調(diào)整。另外，導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償間隙。三角形導(dǎo)軌：導(dǎo)向性好。 （3）燕尾形導(dǎo)軌 燕尾形導(dǎo)軌：尺寸小、抗顛覆；制造困難。調(diào)整比矩形困難。導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙。 （4）圓柱形導(dǎo)軌 圓柱形導(dǎo)軌：制造工藝性好。但圓柱形導(dǎo)軌磨損后無法調(diào)整間隙，因此主要用在一些承受純軸向力（如拉床），或受力較?。ㄈ珑衲C(jī)和機(jī)械手）的場(chǎng)合。2直線運(yùn)

5、動(dòng)導(dǎo)軌的組合形式（圖8-3）3圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌的間隙調(diào)整裝置1間隙調(diào)整方法 （1）壓板 如果導(dǎo)軌副水平放置，上導(dǎo)軌所帶支承件足夠重，且工作時(shí)不存在顛覆力矩，則矩形或三角形導(dǎo)軌可不必采用閉式導(dǎo)軌（燕尾形或圓柱形不存在此問題）。否則，用“壓板”。 壓板 調(diào)整間隙并承受顛覆力矩。由于被壓緊，所以需考慮調(diào)整間隙的大小。（見圖8-5） （2）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)軌副的正常工作。 平鑲條 沿間隙方向，鑲條的全長(zhǎng)厚度相等； 平鑲條的調(diào)整見圖8-6（a）。斜鑲條 沿間隙方向，鑲條的全長(zhǎng)厚度呈一角度變化； 斜鑲條的調(diào)整見圖8-6（b）。2鑲條的安放位置和導(dǎo)向面的選擇注 圖8

6、-7為窄導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式；寬導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式見圖8-3b。第三節(jié) 其它類型導(dǎo)軌一、卸荷導(dǎo)軌 二、動(dòng)壓導(dǎo)軌 原理：與多油楔動(dòng)壓軸承相同。 注 軸承單向性，導(dǎo)軌雙向性。 形成壓力油楔的條件： 運(yùn)動(dòng)速度必須高于一定數(shù)值； 油腔沿運(yùn)動(dòng)方向間隙逐漸減小。 速度越高，油楔承載能力越強(qiáng)。所以，適用于：主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌（如：立式車床和龍門刨床的工作臺(tái)導(dǎo)軌）三、靜壓導(dǎo)軌 原理：與靜壓軸承相似。注 動(dòng)壓導(dǎo)軌：?jiǎn)?dòng)及低速時(shí)，具有干摩擦現(xiàn)象； 靜壓導(dǎo)軌：無干摩擦現(xiàn)象。四、滾動(dòng)導(dǎo)軌 目前，在數(shù)控機(jī)床上已普遍采用滾動(dòng)導(dǎo)軌。 相當(dāng)于滾動(dòng)軸承，在動(dòng)、靜導(dǎo)軌間安放滾動(dòng)體，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)： 運(yùn)動(dòng)靈敏度高（一般滑動(dòng)摩擦系

7、數(shù)：靜 為0.20.4；動(dòng) 為0.10.2） 動(dòng)、靜摩擦系數(shù)極為接近（基本可消除爬行現(xiàn)象） 所需牽引力小，移動(dòng)輕便（功率消耗少） 定位精度高 精度保持性好 潤(rùn)滑簡(jiǎn)單（廣泛采用脂潤(rùn)滑） 滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)： 抗振性差 防護(hù)要求高（對(duì)贓物很敏感） 成本高 1滾動(dòng)體不做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌（圖8-11） （1）滾珠導(dǎo)軌圖8-11a ：閉式。剛度低，承載能力較小，適用于載荷較小的機(jī)床。 （2）滾柱導(dǎo)軌圖8-11b ：開式。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用方便，應(yīng)用較多。圖8-11c ：閉式。滾柱十字交叉，可承受多向載荷，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，精度和剛度較高；但制造比較困難。 （3）滾針導(dǎo)軌 承載能力強(qiáng)，摩擦力較大。適用于結(jié)構(gòu)

8、尺寸受限制的場(chǎng)合。2滾動(dòng)體不做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌 （1）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副（簡(jiǎn)稱“直線導(dǎo)軌”）圖8-17 是直線導(dǎo)軌的裝配結(jié)構(gòu)形式圖8-18 是直線導(dǎo)軌的工作原理第四節(jié) 導(dǎo)軌的材料與熱處理 一、鑄鐵導(dǎo)軌 導(dǎo)軌常用的鑄鐵有：灰鑄鐵、孕育鑄鐵、耐磨鑄鐵等。 灰鑄鐵常選用HT200。 孕育鑄鐵常選用HT300。其耐磨性高于灰鑄鐵，但較硬脆，不易刮研，且成本較高。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。 耐磨鑄鐵中應(yīng)用較多的是高磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵。與孕育鑄鐵相比，其耐磨性提高1 2倍，但成本較高。常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌。 鑄鐵導(dǎo)軌可進(jìn)行表面淬火以提高其耐磨性。導(dǎo)軌表面的淬火加熱方法有：感應(yīng)加熱和火焰加熱等。 感應(yīng)加熱有高頻

9、加熱（淬硬層1.5 3mm）和中頻加熱（淬硬層2 3mm）兩種，火焰加熱的淬硬層較深，但熱變形較大，感應(yīng)和火焰淬火后都必須進(jìn)行磨削加工。 另外，電接觸淬火淬硬層較淺，效果不大。目前主要用于維修。二、鋼導(dǎo)軌鋼導(dǎo)軌可鑲接到鑄鐵或鋼焊接件上。常用材料有：45或40Cr，表面淬硬至52 58HRC；或20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳并淬硬至56 62HRC。鋼導(dǎo)軌成本高，工藝性較差，尤其是不能刮研，用于滑動(dòng)導(dǎo)軌中較少。三、有色金屬導(dǎo)軌 常用于重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損。四、塑料導(dǎo)軌（又稱“貼塑導(dǎo)軌”）通過粘接或噴涂，把塑料覆蓋在動(dòng)導(dǎo)軌表面上，稱為 。塑料導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是：摩擦系數(shù)低； 抗咬合磨損能力強(qiáng)（自潤(rùn)滑能力強(qiáng)）；低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行；加工簡(jiǎn)單，工藝性好；化學(xué)穩(wěn)定性好（耐水、