【重慶大學機械裝備制造】機械制造裝備設計9(支撐件導軌)

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1、 第 9章 支承件及導軌 支承件 (Structural elements) 功用 基本要求 受力分析 靜剛度 結構設計 提高自身剛度 減少熱變形 提高局部剛度 材料和熱處理 提高接觸剛度 結構工藝性 提高抗振性 焊接結構 第一節(jié) 支承件的功用及基本要求 支承件 床身、立柱、橫梁、搖 臂、底座、刀架、工作臺、箱體 和升降臺等尺寸及重量較大的零 件 大件 在切削時，刀具與工件之間相互作用的力沿著 大部分支承件逐個傳遞并使之變形。 機床的動態(tài)力 (如變動的切削力，往復運動件的 慣性，旋轉件的不平衡等 )使支承件和整機振動 支承件的熱變形改變執(zhí)行器官的相對位置或運 動軌跡。 影響加工精度和表面質量

2、支承件是機床十分重要的構件 一、功用 支承 機床各部件 ， 承受切削力 、 重力 、 慣性力 、 摩擦力等靜態(tài)力和動態(tài)力 保證 各部件之間的相對位置精度和運 動部件的相對運動軌跡的準確關系。 內部空間可存放切削液、潤滑液、液 壓油的油箱、電動機 二、基本要求 1 足夠的靜剛度和較高的剛度重量比 要求在規(guī)定的最大載荷作用下 ， 變形量不得 超過一定的數(shù)值 。 重量占機床總重量的 80 以上 ， 應盡量減輕 支承件的重量 。 2良好的動態(tài)特性 包括較大的動剛度和阻尼； 與其它部件相配合，使整機的各階固有頻率 不致與激振頻率重合而產(chǎn)生共振； 不會發(fā)生薄壁振動而產(chǎn)生噪聲等。 3應具有較好的熱變形特性，

3、使整機的熱 變形較小或熱變形對加工精度的影響較小 由于摩擦熱、切削熱等產(chǎn)生熱變形和熱應力 在鑄造、焊接和粗加工過程中，會形成內應 力，使支承件變形。 熱變形和內應力都將破壞部件間的相互位置關 系和相對運動軌跡，影響加工精度。 4應該排屑暢通、吊運安全，并具有良好 的工藝性以便于制造和裝配。 支承件的設計步驟 根據(jù)其使用要求進行受力分析 根據(jù)所受的力和其它要求 (如排屑、安裝別的零部 件等 )，并參考現(xiàn)有機床的同類型件，初步?jīng)Q定其 形狀和尺寸。 可以用有限元法 (Finite element method)借助計算 機進行驗算，求得其靜態(tài)和動態(tài)特性。 據(jù)此對設計進行修改或對幾個方案進行對比，選

4、擇最佳方案。 這樣，在設計階段就可以預測支承件的性能，以 避免盲目性，提高一次成功率 。 第二節(jié) 支承件的受力分析 支承件是機床的一個組成部分 分析支承件的受力必須首先分析機床的受 力 了解支承件的受力情況 ， 產(chǎn)生的變形以及 由此引起的加工誤差是合理設計支承件結 構的依據(jù) 。 為簡化分析 ， 根據(jù)機床所受載荷的特點 ， 對不同類型機床的受力分析各有所側重 。 機床根據(jù)其所受的載荷的特點，可分為三大 類 : 中、小型機床 載荷以切削力為主 工件的重量、移動部件 (如車床的刀架 )的重 量等相對較小，在受力和變形分析時可忽略 不計 (例如車床刀架從床身的一端移至床身中 部時，引起的床身彎曲變形的

5、變化可忽略不 計 ) 如中型車床、銑床、鉆床、加工中心等 精密和高精度機床 以精加工為主，切削力較小 載荷以移動件的重力和熱應力為主 例如雙柱立式坐標鏜床，分析橫梁受力和變形 時，主要考慮主軸箱從橫梁的一端移至中部， 引起的橫梁彎曲和扭轉變形。 大型機床 工件重，切削力較大，移動件的重量也較 大 載荷必須同時考慮工件重力、切削力和移動件 的重力。 例如重型車床、落地鏜銑床和龍門式機床等。 三大類支承件 (1)一個方向的尺寸比另外兩個方向大得多的零件 如床身、立柱、橫梁、搖臂、滑枕等 梁 類件 (2)兩個方向的尺寸比第三個方向大得多的零件 如底座、工作臺、刀架等 板類件 (3)三個方向的尺寸都差

6、不多的零件 如箱體、升降臺等 箱形件 一、搖臂鉆床的受力分析 搖臂鉆床的受力狀況 切削載荷 切削轉矩 T 進給力 Ff 切削載荷經(jīng)主要支承件主軸箱 4、搖臂 3、立柱 2和 1，傳遞至 底座 5 上述支承件產(chǎn)生彈性變形 彎曲或扭轉 變形的結果 主軸軸線在 yz平面 xz平面內產(chǎn)生偏轉，使軸線不垂直于底 座的頂面 鉆床精度標準規(guī)定了主軸在一定的 軸向力 (模擬 Ff)作用下，主軸軸線在 yz和 zx面內允許的偏轉角。 軸向力的大小，因機床的種類、大 小而異，見各類鉆床的精度標準。 分析時，立柱和搖臂可看作是梁類件 底座可看作是板類件 主軸箱可看作是箱形件 這里主要分析搖臂和立柱，都可看作是 一端

7、固定的懸臂梁 搖臂的受力分析 進給力 Ff使搖臂在 yz面內受到一彎矩 M1，最大值 FfL， 產(chǎn)生彎曲變形 主軸與搖臂中性軸之間的距離為 e， 故受到繞 y軸的扭矩 M2=Ffe， 產(chǎn) 生扭轉變形 切削轉矩 T作用于搖臂，使它在 zy 平面內產(chǎn)生彎曲變形 T比 FfL要小得多 搖臂所受的載荷，主要是豎直 (yz)面內的彎矩 M1和繞 y軸的扭 矩 M2 使搖臂產(chǎn)生彎曲和扭轉變形 使主軸偏離其正確位置 搖臂的左端鎖緊在立柱上 ,右端懸空 簡化為一端固定的懸臂梁 鉆削時，主軸上受的軸向進給力 F，使搖臂在 x-y 平面內受 Mw力矩的作用而產(chǎn)生彎曲變形 Mw在搖臂的長度上呈三角形分布，最大力矩

8、Mw=FL 主軸中心偏離搖臂中心軸的距離為 e， F又產(chǎn)生扭 矩 Tn1=Fe，使搖臂產(chǎn)生扭轉變形 扭矩 Tn1 在搖臂的長度上是均勻分布的 主軸上的鉆削扭矩 Tn2在搖臂的長度上也是均勻分 布的，而且使搖臂產(chǎn)生的變形很小，可以忽略不 計 搖臂的變形主要 X-Y平面內的彎曲變形 繞 X軸的扭轉變形 它們將影響所鉆孔的位置精度，各孔中心線的 平行度和對基準面的垂直度。 搖臂上越接近立柱的地方承受的力矩越大，搖 臂設計成變截面，在越接近立柱的地方越顯粗 壯。 為了減小搖臂的扭轉變形，應盡量減小 e值， 所以搖臂鉆床主軸箱應設計得扁平。 為此傳動系統(tǒng)應平面布置，并使搖臂的截面具 有較大的扭轉截面矩。

9、 二 .臥式車床床身的受力分析 在垂直 （ X-Z） 平面內 ， Fz經(jīng) 刀架作用在床身上 ， 經(jīng)工件 作用于主軸箱和尾架上的力為 F1和 F2 由 Fz將引起床身在垂直方向的彎矩為 Mwz Fz的作用點到主軸中心線的距離為 d/2（ d工件直 徑 )， 在床身上還作用有扭矩 Tnz= Fzd/2 在水平（ x-y ）平面內， Fy 經(jīng) 刀架作用在床身上，其反作用力 F3和 F4經(jīng)工件作用在主軸箱和尾架上 由 Fy將引起床身在水平方向的彎矩為 Mwy 由于 Fy 的作用點到床身中心軸的距離為 h，對床身還作 用有扭矩 Tny=Fyh 車床床身變形的主要形式是垂直和水平面內的 彎曲，以及由 Tn

10、z和 Tny聯(lián)合作用下的扭轉 車床床身變形對加工精度的影響 根據(jù)車床床身在 水平面 內的彎曲變形變形 （ 近 似以 1： 1反映為工件的半徑誤差 ） 、 在 垂直平 面 內的彎曲變形及 扭轉 變形對加工精度的影響 水平面內的彎曲變形大于垂直面內的影響 扭轉變形使刀尖在 y方向產(chǎn)生較大的偏移 設計車床床身時 ， 主要應提高水平面內的彎曲 剛度 在設計長床身時 ， 也要注意提高扭轉剛度 第三節(jié) 支承件的靜剛度 一、支承件的靜剛度 支承件的變形包括 自身變形 局部變形 接觸變形 支承件的靜剛度 自身剛度 局部剛度 接觸剛度 如床身 ， 載荷是通過導軌面施加到床身上 變形包括 床身自身的變形 導軌部分

11、局部的變形 導軌表面的接觸變形 不能忽略局部變形和接觸變形 。 它們有時甚至占 主要地位 如床身 ， 如設計不合理 ， 導軌部分過于單薄 ， 導 軌處的局部變形就會相當大 又如車床刀架 ， 由于層次很多 ， 接觸變形就可能 占相當大的比重 （一）自身剛度 搖臂鉆床搖臂和普通車床床身的受力和變形 ， 主要是指 支承件自身變形 自身剛度 支承件抵抗自身變形的能力 自身剛度 主要為 彎曲剛度和扭轉剛度 取決于 支承件材料 、 構造 、 形狀 、 尺寸和隔板的布置 等 （二）局部剛度 抵抗局部變形的能力 局部剛度 局部變形發(fā)生在載荷較集中的局部結構處 取決于 受載部位的構造 、 尺寸及筋的配置 例如

12、， 導軌與伸出 床壁外面部分的彎 曲變形 ； 主軸箱在主軸支承附近的部位 搖臂鉆床立柱與搖臂的配合部位以及底 座裝立柱的部位 。 （三）接觸剛度 兩個平面相接觸時 ， 由于平面的宏觀不平度和微觀不 平度 ， 所以只是一些高點相接觸 支承件各接觸面抵抗接觸變形的能力 接觸剛度 接觸剛度與自身剛度的區(qū)別 接觸剛度是平均壓強與變形之比 Kj 即 Kj=p Kj不是一個固定值 ， 與 p的關系是 非線性 的 當壓強很小時 ， 兩個面之間只有少數(shù)高點 接觸 ， 接觸剛度較低 壓強較大時 ， 這些高點產(chǎn)生了變形 ， 實際 接觸面積增加 ， 接觸剛度提高 支承件的自身剛度和局部剛度對接觸壓 強分布有影響 如

13、自身剛度和局部剛度較高 ， 則接觸壓 強的分布基本上是均勻的 ， 接觸剛度也 較高 如自身剛度或局部剛度不足 ， 則在集中 載荷作用下 ， 構件變形較大 ， 使接觸壓 強分布不均 ， 使接觸變形分布也不均 ， 降低了接觸剛度 第四節(jié) 支承件的結構設計 設 計 方 法 支承件的設計通常是根據(jù)使用要求 和受力情況 ， 參考同類型機床 ， 初 步確定其形狀和尺寸 較重要的支承件要進行驗算或膜型 試驗 ， 根據(jù)驗算或試驗結果作適當 修改 設計時應考慮的問題 保證良好的靜剛度和動態(tài)特性 減少熱變形 合理選用材料和熱處理方式 有較好的結構工藝性等 一、提高支承件自身剛度 (一 )正確選擇截面的形狀和尺寸

14、支承件主要是承受力矩 、 扭矩以及彎扭復合載荷 自身剛度主要考慮 彎曲剛度和扭轉剛度 在彎 、 扭載荷作用下 ， 支承件的變形與截面的 抗 彎慣性矩 和 抗扭慣性矩 有關 。 材料和截面積相同而形狀不同時 ， 截面慣性矩相 差很大 。 剛度 （ 1）截面積相同時： 空心 大于實心 （ 2） 方形 截面的抗彎剛度高于 圓形 截面 抗扭剛度則較低 （ 3） 不封閉 截面比封閉的截面剛度顯著下降， 特別是抗扭剛度 數(shù)控車床床身 （二）合理布置隔板 在兩壁之間起連接作用的內壁 隔板 隔板功用 把作用于支承件局部地區(qū)的載荷傳 遞給其它壁板 ， 從而使整個支承件各壁板能比 較均勻的承受載荷 當支承件不能采

15、用全封閉截面時 ， 常常布置隔 板來提高支承件的自身剛度 隔板布置的三種基本形式 縱向 隔板 主要提高抗彎剛度 橫向 隔板 主要提高抗扭剛度 斜向 隔板 兼有提高抗彎剛度和抗扭剛 度的效果 T型隔板：主要提高水平面抗彎剛度，對提 高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度作用不明 顯。多用在剛度要求不高的床身上。 C圖的隔板在垂直面和水平面的抗彎剛度都 比 A圖好。 W型布置能較大的提高水平面的抗彎、抗 扭剛度。 D圖自由排屑，提高剛度。 必須注意隔板的布置方向： 縱向隔板應布置在彎曲平面內 ， 此時隔板對 X軸 的慣性矩為： l3b/12 若將隔板布置在與彎曲平面相垂直的平面內時， 則慣性矩為 lb3 12

16、 兩者之比為 l2： b2 由于 l b ，所以圖 a的 抗彎剛度比圖 b要大得多 （三）合理開孔和加蓋 支承件外壁 開孔 ， 會降低抗彎及抗扭剛 度 ， 對抗扭剛度的影響更大 。 開孔對抗扭剛度影響較大 。 應該盡量避免在主要承受扭矩的支承件 上開孔 孔寬或孔徑不超過支承件寬度的 0.25倍 二、提高局部剛度 （ 一 ） 合理選擇連接部位的結構 設圖 a的一般凸緣連接 相對連接剛度為 1.0 則圖 b有加強筋的 凸緣連接為 1.06 圖 c的凹槽式為 1.80 圖 dU型加強筋結構為 1.85 圖 c和圖 d兩種結構 最好特別是用來承受力 矩效果更好 缺點 結構復雜 。 (二）合理選擇螺釘尺

17、寸和布置 當受力矩時 ， 螺釘應主要布置在受 拉伸的一側 當受轉矩時 ， 螺釘應均勻分布在連 接部位的四周 螺釘尺寸應經(jīng)過計算 ， 使它足以能 承受外載荷的作用 (三）注意床身與導軌連接處的局部過渡 圖 a為床身與導軌以單壁連接 ， 結構簡單 ， 剛度較差 ， 適用于承受小載荷 圖 b為單壁減薄與加強筋結構 ， 剛度較前 一種形式好 ， 適用于中等載荷； 圖 c為雙壁連接 ， 結構較復雜 ， 剛度較高 ， 適用于中等載荷及重載荷； 圖 d為直接連接 ， 沒有過渡壁 ， 導軌的局 部剛度最高 。 （四）合理配置加強筋 當 支承件的內部要安裝其它機構 ， 不 但不能封閉 ， 安置隔板也會有所妨礙

18、采用加強筋提高剛度 合理配置加強筋是提高局部剛度的有 效方法 加強筋的高度可取為壁厚的 4 5倍 ， 筋的厚度取壁厚的 0.8 1倍 圖 a和 b的筋分別用來提高導軌和軸承座處的局部 剛度 圖 c、 d、 e為當壁板面積大于 400X400mm2時 ,為避 免薄壁振動而在內表面加的筋 ， 以提高壁板的抗 彎剛度 三、提高接觸剛度 最好方法：減少接觸面的層次 如將車床床身和床腿做成整體式 但具體設計時 ， 常限于結構或功能上的原因而不 能減少接觸面的層次 ， 例如車床的刀架 。 （ 1）導軌面和重要的固定結合面必須配 刮或配磨刮研時，每 25 25mm2： 高精度機床為 12點 精密機床為 8點

19、 普通機床為 6點 并使接觸點均勻分布 固定結合面配磨時，表面粗糙度值應小 于 Ra1.6 （ 2） 以固定螺釘連接時通常應使接觸面間的平 均預壓壓強不得小于 2MPa，以消除表面微觀不平 度的影響，并據(jù)此確定固定螺釘?shù)闹睆健?shù)量、 布置位置以及擰緊螺釘時施加的力。 不能用活扳手來擰緊螺釘 用測力扳手 決定固定螺釘?shù)闹睆?、?shù)量、 距離、以及擰螺釘時的力矩 四、提高支承件的抗振性 支承件是一個 多自由度系統(tǒng) 。 就定性分 析而言 ， 對單自由度系統(tǒng)抗振性的分析 也適用于多自由度系統(tǒng) 。 在一個幅值為 F,角頻率為 的正弦交變 激振力作用下 ， 單自由度有阻尼系統(tǒng)受 迫振動的幅值為 222 2 1

20、 1 nn K FA 如何減小系統(tǒng)受迫振動的幅值 減小振源的激振力 F 提高系統(tǒng)的靜剛度 K 增大系統(tǒng)的阻尼比 提高系統(tǒng)的固有頻率 n或改變激振頻率 ， 使兩者遠離均可以 。 當激振頻率 遠 小于 系統(tǒng)的固有頻率 n時 ， 受迫振動的振幅近似等于與激振力幅值 F相 等的靜態(tài)力作用下系統(tǒng)的靜變位 F K。 在這 個區(qū)域中 ， 動態(tài)和靜態(tài)差別不大 ， 提高抗振 性的關鍵是 提高靜剛度 。 這個區(qū)域稱為 “ 準 靜態(tài)區(qū) ” 。 當激振頻率 遠 高于 系統(tǒng)的固有頻率 n時 ， 受迫振動的振幅主要取決于系統(tǒng)的 慣 性 ， 可 用 加大質量 的辦法來提高抗振柱 。 這個區(qū)域 稱為 “ 慣性區(qū) ” 。 當激

21、振頻率 接近于系統(tǒng)的固有頻率 n 時，受迫振動的振幅急劇增加。這個區(qū) 域稱為 “ 共振區(qū) ” 。在共振區(qū)內阻尼的 影響很大。 阻尼愈小 ，共振表現(xiàn)得愈強烈。 提高抵抗受迫振動的能力 首先應 避開共振區(qū) ， 使支承件的固有頻率遠離激 振頻率 。 由于一般振源的 頻率較低 ， 所以可以采 用 提高靜剛度或減小質量 的方法來提高支承件的 固有頻率 。 其次是提高靜剛度和設法加大阻尼 。 提高 靜剛度 不僅能減少靜態(tài)受力下的變形 ， 而且 降低低頻振動時的振幅 ， 以提高抗振性 。 增加 阻尼 可以顯著地提高抗振性 ， 尤其是激振頻 率較高接近于固有頻率時 ， 可以大大地降低其振 幅 ， 抑制振動 。

22、 增加阻尼的常用方法 1） 在支承件內腔 充填泥芯或混凝土 等具 有高內阻尼的材料 。 2） 采用具有 阻尼性能的焊接結構 。 如采 用間斷焊縫 、 焊減振接頭等來加大摩擦 阻尼 。 3）對于彎曲振動結構尤其是薄壁結構， 在其表面噴涂一層具有 高內阻尼的粘滯 性材料 ，如瀝青基制成的膠泥減振劑、 高分子聚合物和油漆膩子等，或采用石 墨纖維的約束帶和內阻尼高、剪切膜量 極低的壓敏式阻尼膠等。 4） 采用 環(huán)氧樹脂粘結 的結構 ， 其抗振 性超過鑄造和焊接結構 。 5） 采用較粗糙的加工面或在接觸面間墊 以 彈性材料 ， 也能增加阻尼提高抗振性 。 但此時接觸剛度有所降低 。 五、減少支承件的熱變

23、形 機床工作時存在各種熱源 ， 如電動機 。 液壓系統(tǒng) 、 切削熱和摩擦熱等 ， 使各部件 因溫度分布不均勻而產(chǎn)生變形 ， 這就是 熱 變形 。 熱變形對于普通中小型機床加工精度的影 響不太明顯 。 但對 精密機床 、 自動機床及重型機床加工 精度的影響卻很大 。 （一）散熱和隔熱 適當加大 散熱 面積 ， 加設散熱片 ， 發(fā)熱較多的 部件應使其周圍空氣流動暢通 ， 等都能改善散 熱條件 。 隔離 熱源是減少熱變形的一個有效措施 例 :單柱坐標鏜床 ， 電動機外有隔熱罩 ， 立柱 后壁設進氣口 ， 頂部有排氣口 ， 電動機風扇使 氣流向上運動 ， 圖中箭頭所示 ， 與自然通風氣 流一致 ， 以

24、加強散熱 （二）均熱 由于支承件各處受熱情況不同 ， 質量不 均 ， 使各部位的溫度不均 ， 熱膨脹也就 不均 ， 不均勻的熱膨脹對加工精度的影 響更大 ， 因此要考慮 均熱 問題 。 例如車床床身 ， 可以用改變傳熱路線的 辦法來減少溫度不均 ， （三） 使熱變形對精度影響較小 同樣的熱變形 ， 由于結構形式不同 ， 對 精度的影響是不同的 。 例如圖 4-15a所示為單柱臥式坐標鏜床 ， 由于主軸箱溫升 ， 引起立柱前 、 后壁溫 度不同 ， 將使主軸軸線產(chǎn)生位移 。 如果采用圖 4-15b所示的雙柱對稱結構 ， 就可使熱變形對主軸軸線位移的影響大 大減少 。 六、合理選擇支承件材料和熱處

25、理 支承件的重量在機床總重量中占有很大比重 ， 因此必須合理選擇材料 。 支承件的材料 ， 主要為 鑄鐵和鋼 鑄鐵支承件 ， 如果導軌與支承件鑄為一體 ， 則 鑄鐵的牌號應根據(jù)導軌的要求選擇 如果導軌是鑲裝上去的 ， 或者支承件上沒有導 軌 ， 則一般可采用 HT150 如果支承件由型鋼和鋼板焊接 ， 則常用 Q235AF 或 Q275鋼 在鑄造或焊接中的殘余應力，將使支承件 產(chǎn)生變形。 進行 時效處理 可 以消除殘余應力 普通精度機床的支承件在粗加工后安排一 次熱時效處理即可，精密機床最好進行兩 次熱時效處理，即粗加工前、后各一次 高精度機床在進行熱時效處理后，還進行 天然時效處理，即把鑄件

26、堆放在露天 一年 左右，讓它們充分地變形 支承件的其它材料 預應力鋼筋混凝土支承件 (主要為床身 、 立柱 、 底座等 ） 近年來有較大的發(fā)展 。 混凝土的比重 是鋼的 1 3， 彈性膜量是鋼的 1 10 1 15， 阻尼高于鑄鐵 ， 適合于制造受載均勻 ， 截面積 大 、 抗振性要求較高的支承件 。 采用鋼筋混凝土可節(jié)約大量鋼材 ， 降低成本 。 但鋼筋混凝土支承件的變形 、 侵蝕 、 導軌與支 承件連接剛度不足等問題 ， 有待進一步研究解 決 。 七、支承件的結構工藝性 （一）鑄件結構工藝性 （ 1） 鑄件形狀簡單造型和 拔膜 容易；型 芯少且便于支撐 ， 安裝簡單可靠 。 （ 2） 避免

27、產(chǎn)生 縮孔 、 氣孔和裂紋壁厚應 盡量均勻 。 （ 3） 便于清砂 特別是便于清理砂芯 。 （ 4） 大型鑄件要鑄出起吊孔 （二）機械加工工藝性 1） 較長的支承件 （ 如車床床身 ） 應盡量避免兩 端有加工面 ， 避免支承件內部深處有加工面以 及傾斜的加工面 。 2） 盡可能使加工面集中 ， 以減少加工時的翻轉 及裝夾次數(shù) 。 同一方向的加工平面 ， 應處于一 個平面內 ， 以便一次刨出或銑出 。 3） 所有加工面都應有支承面較大的基準 ， 以便 加工時進行定位 、 測量和夾緊 。 第五節(jié) 導軌的功用、分類和基本要求 一、導軌的動用和分類 二、導軌應滿足的基本要求 三、導軌的磨損形式 第六節(jié)

28、 滑動導軌 材料 結構 潤滑與防護 驗算 提高耐磨 性 第七節(jié) 低速運動的平穩(wěn)性 第八節(jié) 動壓導軌、靜壓導軌、卸荷導軌 第九節(jié) 滾動導軌 第五節(jié) 導軌的功用、分類 和基本要求 一 .導軌的動用和分類 功用 : 導向和承載 在外力作用下 ， 能準確地沿著一定的方向 運動 動導軌 運動的一方 支承導軌 不動的一方 只有 一個自由度 直線或回轉運動 導軌可按下列性質分類： 1） 按工作性質可分為： 主運動導軌 、 進給運動導軌 調位導軌 調位導軌只用于調整部件之間的相對位置 ， 在 加工時沒有相對運動 例如車床尾架用的導軌 2）按摩擦性質分 滑動導軌 滾動導軌 滑動導軌： 混合摩擦導軌 邊界摩擦導軌

29、 液體動壓導軌 液體靜壓導軌 滾動導軌： 滾珠導軌 滾柱導軌 滾針導軌 按兩導軌面間 的摩擦狀態(tài) 按滾動體 3)按受力情況分 開式導軌 依靠外載荷和部件自重 ， 使 兩導軌面在全長上保持貼合的導軌 閉式導軌 用壓板作為輔助導軌面保證 主導軌面貼合的導軌 二、導軌應滿足的基本要求 機床導軌的質量在一定程度上決定了 機床的加工精度 工作能力 使用壽命 （一）導向精度 導向精度： 直線運動導軌的 直線性 圓周運動導軌的 真圓性 導軌同其它運動件之間相互位置的準確性 影響 因素 : 導軌的幾何精度 結構形式 導軌及其支承件的自身剛度 油膜剛度 熱變形等 (二）精度保持性 剛度 耐磨性 剛度 不足 ，

30、影響部件之間的相對位置精度和導軌 的導向精度 ， 使導軌面上的比壓分布不均 ， 加劇 導軌的磨損 耐磨性 導向精度能否長期保持 導軌耐磨性與導軌材料、導軌面的摩擦性質、導 軌受力情況及兩導軌相對運動速度等有關。 導向精度 （三）低速運動平穩(wěn)性 保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn) 現(xiàn)象 。 影響 ：使加工表面粗糙度增大； 定位運動時的不平穩(wěn) ， 將降低定位精度 影響因素 ：導軌的結構和潤滑 動 、 靜摩擦系數(shù)的差值 傳動動導軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度 等 （四）結構工藝性 在可能的情況下 ， 應盡量使導軌結構簡 單 ， 便于制造和維護 對于刮研導軌 ， 應盡量減少刮研量 對于鑲裝導軌 ， 應做

31、到更換容易 三、導軌的磨損形式 滑動導軌磨損的基本形式 磨粒磨損 咬合磨損 這兩種磨損伴隨發(fā)生 ， 相互聯(lián)系 ， 相互影 響 磨粒磨損往往是咬合磨損的起因 ， 咬合磨 損反過來又會加劇磨粒磨損 ， 只是有時其 中一種磨損可能起主要作用 。 滾動導軌 疲勞磨損 （一）磨粒磨損 磨粒 存在于導軌面之間的微小硬粒 ， 如 切屑 磨粒 在有一定的壓強作用并作相對運動的 導軌面之間起著切刮或刻劃導軌面的作用 ， 使導軌面產(chǎn)生劃傷或磨損溝痕 磨粒磨損與導軌間的相對滑動導軌面比壓 成正比 這種磨損不可避免 ， 只能采取某些措施 ， 努力減少這種磨損 。 （二）咬合磨損 咬合磨損 又稱咬焊 相對運動的兩個表面

32、互相咬合 ， 并在表面 產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象 這是由于在導軌面相互運動時 ， 導軌表面 覆蓋的一層氧化膜因摩擦發(fā)熱而受到破壞 所造成的 。 裸露的金屬表面因分子間的相 互吸引 、 粘結 、 咬焊在一起 ， 隨著接觸面 繼續(xù)相對運動 ， 咬焊被拉開 ， 如此反復多 次 ， 就將產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象 。 （三）疲勞磨損和壓潰現(xiàn)象 滾動導軌 疲勞磨損 主要是因為導軌表面 受滾動體局部應力作用而產(chǎn)生彈性變形 ， 當滾動體離開時 ， 變形得到恢復 ， 這種 現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生 ， 達到一定循環(huán)次數(shù)后 ， 就使導軌表層產(chǎn)生疲勞破壞 ， 出現(xiàn)點蝕 。 如果局部應力過大而使表層產(chǎn)生塑性變 形而壓出凹坑 ， 這就是 壓潰現(xiàn)象 （五）

33、塑料 塑料 導軌具有良好的耐磨性能 ， 落在導 軌表面上的硬?？蓴D入導軌內部 ， 避免 了磨粒磨損和撕傷 常用的塑料 材料有錦綸 、 酚醛夾布塑料 、 環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動 導軌軟帶等 。 第六節(jié) 滑動導軌 滑動導軌 最常見的導軌 其它類型的導軌都是在滑動導軌的 基礎上逐步發(fā)展起來的 結構簡單 有良好的工藝性 剛度和精度易于保證 在一般機床上廣泛應用 一、導軌材料及熱處理 （一 )對導軌材料的要求和搭配 要求 耐磨性好 、 工藝性好 、 成本低 。 常用 材料 鑄鐵 、 鋼 、 有色金屬和塑料 鑄鐵應用最為普遍 為了提高耐磨性和防止咬焊 ， 動導軌和支承導 軌應盡量 采用不同的材

34、料 如果選用相同的材料 ， 也一定要采取不同的熱 處理方式以使其具有 不同的硬度 。 直線運動導軌 長導軌 （ 支承導軌 ） 耐磨性較好 、 硬度較高 支承導軌各處使用機會難以均等 ， 且 修復困難 動導軌總是全長接觸 ， 且動導軌短 ， 磨損后易于維修 長導軌不易防護 回轉運動導軌 動導軌：較軟的材料 因為花盤或圓工作臺導軌比底座 加工方便些，磨損后可在機床上 加工，以減少 修理的工作量 。 （二）鑄 鐵 鑄鐵 成本低 有良好減振性和耐磨性 易于鑄造和切削加工 導軌常用的鑄鐵 灰鑄鐵 孕育鑄鐵 耐磨鑄鐵 灰鑄鐵應用最多的牌號是 HT200 常用的 孕育鑄鐵 牌號是 HT300 耐磨性高于灰鑄

35、鐵 ， 但較脆硬 ， 不 易刮研 ， 且成本較高 。 常用于較精密的機床導軌 耐磨鑄鐵 中應用較多的是高磷鑄鐵、 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 常用于精密機床導軌 為了提高鑄鐵導軌的硬度 ， 以增強抗硬粒 磨損的能力和防止撕傷 ， 鑄鐵導軌經(jīng)常采 用 高頻淬火 ， 中頻淬火 及 電接觸自冷淬火 等表面淬火方法 。 高頻淬火 是借助 200 300kHz的高頻電流對 導軌面加熱 ， 淬火溫度一般為 900 950 C， 淬火層深度可達 1.5 3mm， 硬度達 48 55HRC， 可使普通鑄鐵耐磨性提高 2倍左右 。 中頻淬火 可采用 8kHz左右的中

36、頻電流進行，淬火 溫度一般為 950 C左右，淬硬層可達 2 3mm，表 面硬度可達 40 50HRC。 高頻及中頻淬火的優(yōu)點 是淬火質量穩(wěn)定，生產(chǎn)效 率高， 缺點 是淬火后必須進行磨削加工。 電接觸自冷淬火 表面硬度可達 55 60HRC，淬硬 深度可達 0.2 0.4mm。這種淬火方法具有設備簡 單、操作方便、成本低、淬火變形小等優(yōu)點，但 由于淬硬深度較淺等原因，對導軌耐磨性提高幅 度不大，目前主要用于維修。 （三） 鋼 耐磨性要求較高時 ， 采用淬硬鋼制成的鑲鋼導軌 淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高 5 10倍 鑲鋼導軌常用材料： 45或 40Cr表面淬硬或全淬透 ， 硬度達到 52 58HR

37、C 20Cr、 20CrMnTi等滲碳淬硬至 56 62HRC 導軌工作面上不能鉆孔，以免積存雜質導致磨損 鑲鋼導軌工藝復雜，成本高，主要用于數(shù)控機床 的滾動導軌。 粘結 焊接 螺釘連接 (四）有色金屬 有色金屬鑲裝導軌常用于重型機床運動 部件的動導軌上 ， 與鑄鐵的支承導軌搭 配 ， 以防止咬合磨損 、 保證運動平穩(wěn)性 和提高運動精度 。 常用的 材料 有錫青銅 ZQSn6-6-3、 鋁青銅 ZQA19-2和鋅合金 ZZnAl10- 5等 。 （五）塑料 塑料 導軌具有良好的耐磨性能 ， 落在導 軌表面上的硬?？蓴D入導軌內部 ， 避免 了磨粒磨損和撕傷 常用的塑料 材料有錦綸 、 酚醛夾布塑

38、料 、 環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動 導軌軟帶等 。 二 .導軌的結構 （一）截面形狀 滑動導軌兩大類 凸形和凹形 凸形 導軌不易積存切屑 ， 但難以保存潤 滑油 ， 只適合于低速運動 凹形 導軌潤滑性能良好 ， 適合于高速運 動 ， 為防止落入切屑等 ， 必須配備良好 的防護裝置 三角形導軌 支承導軌為凸形時 山形導軌 支承導軌為凹形時 V形尋軌 三角形導軌依靠三角形的兩個側面導向 ， 磨損 后能自動補償 ， 不影響導向精度 導向精度隨頂角 的增加而降低 承載面積隨 的增加而增加 通常取 =90 大型或重型機床 ， 可取 =110 120 精密機床 ， 常取 90 支承導軌為 山形 時

39、，不易積存較大的切屑， 也不易存留潤滑油 適用于不易防護、速度較低的進給運動導 軌 支承導軌為 V形時 ，由于能得到較充足的潤 滑，除用于精密和大型機床的進給導軌外， 還可用于主運動導軌，如龍門刨床床身導 軌 必須很好地防護，以防落入切屑和灰塵 矩形導軌 矩形導軌制造簡單 、 剛度高 、 承載能 力大 ， 具有水平和垂直兩個方向的導 軌面 ， 而且兩個導軌面的誤差不會相 互影響 ， 便于安裝調整 側面磨損后不能自動補償 ， 需 要有間 隙調整裝置 ， 因此導向性較差 適用于載荷較大而導向性要求不高的 機床 燕尾形導軌 燕尾形導軌 結構緊湊 、 高度尺寸較小 ， 可承受顛覆力矩 磨損后不能自動補

40、償間隙 ， 需用鑲條調 整 ， 剛性較差 ， 摩擦力較大 ， 制造和檢 修都比較復雜 一般用作中 、 低速的多層導軌 圓柱形導軌 圓柱形導軌制造簡單 要求加工時就直接達到較高精度 磨損后很難調整和補償間隙 圓柱形導軌具有兩個自由度 ， 通常 多用在承受軸向載荷的場合 圓周運動導軌截面 平面圓環(huán)導軌： 制造容易 ， 熱變形后導軌仍能接觸 ， 只能承受 軸向力 ， 不能承受徑向力 ， 需與帶 徑向滾動軸 承的主軸 相配合 ， 來承受徑向力 摩擦損失小 ， 精度高 ， 目前用得較多 。 適用于大直徑的工作臺和轉盤 ， 如滾齒機 、 立 式車床導軌等 。 錐形圓環(huán)導軌 能承受軸向力和較大的徑向力，熱變

41、形也不影 響導軌接觸，導向性比平面好， 但要保持錐面和主軸的同軸度較困難 母線傾斜角一般為 30 常用于徑向力較大的機床 V型圓環(huán)導軌 V型圓環(huán)導軌能承受較大的軸向力、 徑向力和顛覆力矩 能保持很好的潤滑 制造研磨較復雜 床身和工作臺熱變形不同時，兩導軌 面將不同時接觸 用于載荷大、速度高的立式車床 （二 )組合形式 從限制自由度的角度出發(fā) ， 采用一條導 軌即可 。 用一條導軌 ， 移動部件無法承受顛覆力 矩 直線運動導軌一般由兩條導軌組合 重型機床 ， 常用三條或三條以上導軌的 組合 雙三角形組合 導向精度高 ， 磨損后能自動補償 ， 具有較 好的精度保持性 ， 很難達到四個表面同時接觸的

42、要求 ， 制造 困難 適用于精度要求較高的機床 ， 如 SG8630型 刀架導軌和 Y3150E立柱導軌等 雙矩形組合 具有較大的承載能力 、 制造調整比較簡 單 導向性差 ， 磨損后不能自動補償 ， 對加 工精度有較大影響 多用于普通精度機床和重型機床 ， 如 X6132工作臺導軌 。 窄導向 用一條導軌面的兩側面導向 導向精度高 寬導向 用兩條導軌面的兩外側面導向 三角形一矩形組合 導向性好 、 制造方便和剛度高 應用最廣泛 如 CA6140型普通車床溜板 、 B2020工作臺 導軌 、 M1432A砂輪架導軌等 。 燕尾形組合 兩個燕尾平面同時起導向及壓板作用 一根鑲條：調整各接觸面的間

43、隙 不能承受過大的顛覆力矩，摩擦損失較 大 用于要求層次多、尺寸小、調整間隙方 便和移動速度不大的場合 如 CA6140刀架、 B6050滑枕導軌等 燕尾形一矩形組合 ：能承受較大力矩 ， 間隙調整也比較方便 ， 多用于橫梁 、 立柱 、 搖臂等的導軌 ， 如 B2020型龍門刨床橫梁導軌等 。 雙圓柱形組合 ：容易制造 ， 耐磨性較好 ， 但磨損后不易補償 。 常用于僅 受軸向力 的場合 ， 如壓力機 、 機械手的導軌 。 （三）間隙調整 導軌接合面之間都存在間隙 間隙過小 ， 增加運動阻力 ， 加速導 軌磨損 間隙過大 ， 降低導向精度 ， 容易產(chǎn) 生振動 調整方法： 鑲條和壓板 1 壓板

44、 壓板用于調整輔助導軌面的間隙和承 受顛覆力矩 2鑲條。 鑲條用來調整矩形和燕尾形導軌的側面間隙， 以保證導軌面的正常接觸。 常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。 斜鑲條 三、導軌的潤滑和防護 （一）導軌的潤滑 目的 ： 減少磨損以延長導軌使用壽命； 降低溫度以改善工作條件； 降低摩擦力以提高機械效率； 保護導軌表面以防止發(fā)生銹蝕 。 導軌的潤滑 方法 人工定期澆油或油杯供油 在機床上裝手動油泵，在工作前拉動油 泵幾次，進行人 工潤滑 現(xiàn)代機床上多采用壓力油強制潤滑。 潤滑油 粘度：根據(jù)導軌的工作條件和潤滑方式選擇 小載荷 、 低中速小型機床進給導軌： L-AN32機械 油 中等載荷 ， 低中速機

45、床導軌： L-AN46或 L-AN68機 械油 重型機床低速導軌： L-AN68、 L-AN80或 L-AN100 機械油 豎直導軌或傾斜導軌： L-AN46或 L-AN68機械油 對滾動導軌：潤滑油或潤滑脂 潤滑脂優(yōu)點：不會泄漏，不需經(jīng)常加油 缺點：塵屑進入后易磨損導軌 特別注意防護措施 (二）導軌的防護 1 刮板式 2. 隙縫式 3 整罩式 4 層疊式 四、滑動導軌的驗算 滑動導軌設計步驟： 參考同類型機床 ， 初步擬定導軌的形狀和尺寸 ， 驗算 。 滑動導軌的驗算 受力分析 求出導軌的平均比壓和最大比壓 與導軌的許用比壓相對照，判斷導軌設 計是否合理。 根據(jù)比壓分布情況，判斷是否需用壓板

46、 （一）導軌比壓的分布 每條導軌面所受的載荷，都可最終歸納 為一個其作用點距導軌中心距離為 x的力 F的作用。 這個力又等價于一個作用于導軌中心的 力 F和一個顛覆力矩 M的作用 在 F作用下，導軌面的比壓 pF（ MPa）： pF=F/aL 在力矩 M作用下，導軌面產(chǎn)生的比壓 pM （ Mpa） pM =6M/aL2 2 6 1 3 2 2 1 2 1 aLpLaLpM MM 由于力 F與力矩 M 同時作用，因此導軌所 承受的最大、最小、平均比壓分別為 aL F ppp FL M aL F ppp FL M aL F ppp av MF MF m i nm a x m i n m a x 2

47、 1 6 1 6 1 比壓出現(xiàn)的四種情況 x M =FX 6M/ FL p m ax p m in 分布 1 0 0 p a v p a v 矩形 理想 2 L/6 FL /6 1 2 p a v 0 梯形 盡量 用 3 =L /6 =FL /6 =1 =2 p a v =0 梯形 可用 4 L/6 FL /6 1 0 一端有 間隙 不用 (二）導軌的許用比壓 比壓：影響導軌耐磨性的一個主要因素 導軌的支承面積應與導軌所承受的載荷 相適應 保證導軌面上的平均比壓不超過許用值 五、提高導軌耐磨性的措施 （ 一 ） 力求無磨損 磨損原因 ：配合面在一定的壓強作用下直接接 觸并作相對運動 不磨損條件

48、 相對運動時不直接接觸 接觸時則無相對運動 不直接接觸 保證完全的液體潤滑 ， 使?jié)櫥瑒?把摩擦面完全分隔開 。 如靜壓導軌 、 靜壓軸承或其它的靜壓副 。 動壓導軌和動壓軸承也可以達到完全的液體潤滑 狀態(tài) ， 但油膜壓強與相對運動速度有關 。 因此 ， 在起動或停止的過程中仍難免磨損 。 (二）力求少磨損 l） 降低導軌面間的壓強 方法 加大導軌的接觸面 減輕負荷 增加實際接觸面積 提高導軌面的直線度 細化表面粗糙度 加寬導軌面 加長動導軌的長度 減輕導軌負荷 采用卸荷導軌 2)降低摩擦系數(shù) 采用滾動導軌； 正確選擇摩擦副的材料； 正確選擇潤滑油或采用循環(huán)潤滑的方式 3)適當?shù)臒崽幚恚禾岣邔?/p>

49、軌抗磨損的能力 支承導軌淬硬，動導軌表面貼塑料軟帶。 4)加強防護 可避免灰塵、切屑、砂輪屑等進入摩擦 副， 是提高導軌耐磨性的有效措施 （三）均勻磨損 磨損是否均勻對零部件的工作期限影響很 大 。 例如床身導軌 ， 如果磨損是均勻的 ， 對機 床加工精度一般影響不大 ， 而且可以補償 。 磨損不均勻的主要原因 在摩擦面上壓強分布不均 各個部分的使用機會不同 爭取均勻磨損措施 o 力求使摩擦面上壓強均勻分布 ， 例如導軌的形 狀和尺寸要盡可能對集中載荷對稱； o 盡量減小扭轉力矩和傾覆力矩； o 保證工作臺 、 溜板等支承件有足夠的剛度； o 摩擦副中全長上使用機會不均的那一件硬度應 高些 ，

50、 例如車床床身導軌的硬度應比床鞍導軌硬度 高 。 第七節(jié) 低速運動的平穩(wěn)性 一、爬行現(xiàn)象及產(chǎn)生原因 （ 一 ） 爬行現(xiàn)象及其影響 在機床低速或微量進給運動中 ， 主動件 作勻速運動 ， 而被動件的速度發(fā)生明顯 的周期性變化現(xiàn)象稱為 “ 爬行 ” 。 爬行影響機床的 加工精度 、 表面粗糙度 和 定位精度 ， 是精密機床及重型機床必 須解決的問題 。 （二）產(chǎn)生爬行的原因 對于一個運動系統(tǒng) ， 當高于某一速度時 ， 不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 ， 這一速度稱為不發(fā) 生爬行的 臨界速度 Vk 。 mgfF k m gf mk Fv k 00 1）靜摩擦力和動摩擦力之差，差值越大， 越容易產(chǎn)生爬行。 2）傳動

51、系統(tǒng)剛度越差，越容易產(chǎn)生爬行 3）運動件的質量越大，越容易產(chǎn)生爬行 4）當導軌面之間的阻尼較大時，有利于減 輕或消除爬行 二、消除爬行的措施 設計低速運動機構時 ， 首先應估算其臨 界速度 。 如果所設計機構的最低速度低于臨界速 度時 ， 應采取措施 降低其臨界速度 ， 以 避免產(chǎn)生爬行 。 運動部件的質量往往由于結構要求成為 定值 ， 阻尼比目前研究得還不充分 ， 改 善措施也不很多 。 （一）減小靜、動摩擦力之差 1） 采用導軌油 2） 以滾動摩擦代替滑動摩擦 3） 采用卸荷尋軌和靜壓導軌 4） 采用減摩導軌材料 (二）提高傳動系統(tǒng)剛度 1） 機械傳動 ：盡可能縮短傳動鏈 ， 以減 少彈性

52、變形量；適當提高未端傳動副的 剛度；合理分配傳動比 ， 使多數(shù)傳動件 受力較小 。 2） 液壓傳動 ：液壓傳動機構受力后的變 形來自油的可壓縮性以及活塞桿 、 活塞 桿座等的變形 。 因此 ， 要防止油中混入 空氣泡和注意提高活塞桿及活塞桿座的 剛度 。 第八節(jié) 動壓導軌、靜壓導軌、 卸荷導軌 一 .動壓導軌 動壓導軌 與動壓軸承一樣 ， 是靠導軌之間 的相對運動產(chǎn)生的壓力油膜將運動件浮起 ， 把兩個導軌面隔離 ， 形成純液體摩檫 。 工作原理 與動壓軸承相同 ， 形成導軌面間 壓力油膜的 條件 是：兩導軌面之間應有鍥 形間隙和一定的相對速度 ， 此外還需要有 一定粘度的潤滑油流進鍥形間隙 。

53、 適用于主運動導軌 直線運動導軌的 油腔 應開在 動導軌 上， 可以保證在工作過程中，油鍥始終不會 外露，不和大氣相通，從而保證油鍥形 成的油膜壓力對運動件的浮力在全長上 始終是均衡的。 在運動件上供油較困難，故從支承件導 軌中進油。 圓周運動導軌 的油腔應開在 固定導軌 上，因 為兩個導軌面在工作過程中始終接觸，沒有 油鍥外露的問題，油可以直接從支承件導軌 的進油口進入油槽，加工、裝配、維修等都 較方便。 由于直線運動尋軌要作往復運動，圓周運動 導軌要正、反轉，因此油腔應當是對稱的， 以產(chǎn)生雙向壓力油膜。 二、靜壓導軌 工作原理 與靜壓軸承相同 。 將具有一定壓 力的潤滑油 ， 經(jīng)節(jié)流器輸入

54、到導軌面上的 油腔 ， 即可形成承載油膜 ， 使導軌面之間 處于純液體摩擦狀態(tài) 。 優(yōu)點 ：導軌運動速度的變化對油膜厚度的 影響很??； 載荷的變化對油膜厚度的影響很??； 液體摩檫 ， 摩檫系數(shù)僅為 0.005左右 ， 油膜抗振性好 。 缺點 ：導軌自身結構比較復雜； 需要增加一套供油系統(tǒng)； 對潤滑油的清潔程度要求很高。 主要應用：精密機床的進給運動和低速 運動導軌 靜壓導軌 分 類 按結構形式分： 開式 、 閉式 開式靜壓導軌：壓力油經(jīng)節(jié)流器進入導軌 的各個油腔 ， 使運動部件浮起 ， 導軌面被 油膜隔開 ， 油腔中的油不斷地通過封油邊 而流回油箱 。 當動導軌受到外載荷作用向 下產(chǎn)生一個位移

55、時 ， 導軌間隙變小 ， 增加 了回油阻力 ， 使油腔中的油壓升高 ， 以平 衡外載荷 。 閉式導軌在上 、 下導軌面上都開有油腔 ， 可以承受雙向外載荷 ， 保證運動部件工作 平穩(wěn) 。 按供油情況可分為 定量式 靜壓導軌和 定 壓式 靜壓導軌。 定壓式靜壓導軌是指節(jié)流器進口處的油 壓 壓強 ps是一定的，這是目前應用較多 的靜壓導軌。 定量式靜壓導軌 指流經(jīng)油腔的潤滑油流量是一個定值，這種靜 壓導軌不用節(jié)流器，而是對每個油腔均有一個 定量油泵供油。由于流量不變，當導軌間隙隨 外載荷的增大而變小時，則油壓上升，載荷得 到平衡。載荷的變化，只會引起很小的導軌間 隙變化，因而油膜剛度較高，但這種靜

56、壓導軌 結構復雜。 三、卸荷導軌 （ 一 ） 卸荷導軌的特點和應用 卸荷：減小比壓 目的 :采用卸荷導軌可以減輕支承導軌的負 荷 ， 降低導軌的靜摩擦系數(shù) ， 從而提高導 軌的耐磨性和低速運動的平穩(wěn)性 ， 提高導 軌的運動精度 。 可使手動操作部件更加輕便 。 卸荷導軌由于導軌面仍然是直接接觸的 ， 因而剛度較高 。 應用：要求精度高和接觸剛度高的機床 導軌的 卸荷方式 有液壓卸荷 、 機械卸荷和 氣壓卸荷 ,液壓和機械卸荷應用較多 。 采用液壓卸荷導軌的機床有立式車床 、 龍 門刨床 、 外圓磨床和平面磨床等 。 采用機械卸荷導軌的機床有普通車床 、 立 式車床 、 臥式鏜床 、 坐標鏜床和

57、仿形銑床 等 。 (二 ） 液壓卸荷導軌 （三）機械卸荷導軌 （四） 氣壓卸荷導軌 第六節(jié) 滾動導軌 一、滾動導軌的特點和應用 滾動導軌 就是在導軌面之間裝有一定數(shù) 量的滾動體 ， 兩個導軌面只和滾動體接 觸 ， 使導軌面之間的摩擦性質成為滾動 摩擦 。 特點 ：摩擦系數(shù)小 （ 0.0025 0.005） 靜 、 動摩擦系數(shù)很接近 運動輕便靈活； 運動所需功率??； 摩擦發(fā)熱少； 磨損小； 精度保持性好（鋼制淬硬導軌修理期間 隔可達 10 15年）； 低速運動平穩(wěn)性好，一般沒有爬行現(xiàn)象 移動精度和定位精度高（一般重復定位 誤差約 0.1 0.2 m）。 滾動導軌潤滑簡單（可用油脂潤滑）； 維護方

58、便（只需更換滾動體）； 高速運動時不會象滑動導軌那樣因動壓 效應而浮起 滾動導軌的 缺點 結構較復雜 制造比較困難 成本比較高 剛度較低 抗振性較差 對臟物比較敏感 ， 必須有良好的防護裝 置 。 滾動導軌廣泛應用 需要實現(xiàn)精密位移的機床 ， 如坐標鏜床 、 數(shù)控機床 、 仿形機床等 。 外圓磨床砂輪架為實現(xiàn)微量進給： 工具磨床為手搖工作臺輕便； 立式車床為提高速度； 平面 磨床工作臺導軌為防止高速移動時 產(chǎn)生浮起，以提高加工精度； 大型外圓磨床工作臺導軌為了減輕阻力 和減少發(fā)熱等也采用滾動導軌。 二、結構形式 直線運動滾動導軌 滾動體不作循環(huán)運動 滾珠、滾柱、滾針 滾動體作循環(huán)運動 直線滾動

59、導軌副、滾動導軌塊 圓周運動滾動導軌 滾珠、滾柱 （ 一 ） 滾珠導軌 滾珠導軌結構緊湊 ， 容易制造 ， 成本較 低 導軌表面屬于點接觸 ， 剛度低 ， 承載能 力較小 適用于載荷較小的機床 滾柱導軌 承載能力和剛度：都比滾珠導軌大 應用：載荷較大的機床 ， 應用最廣泛 對導軌不平行度 （ 扭曲 ） 要求較高 ， 否 則要造成滾柱的偏移和側向滑動 ， 使導 軌磨損加劇和降低精度 。 因此 ， 滾柱最 好做成腰鼓形 ， 中間直徑比兩端大 0.02mm左右 。 （三）滾針導軌 滾針導軌的特點是滾針直徑小 ， 導軌結 構緊湊 與滾柱導軌相比 ， 在同樣長度內可以排 列更多的滾針 ， 因而承載能力較大 ， 但 摩擦力大一些 。 適用于結構尺寸受限制的場合 。 直線滾動導軌副 滾動導軌塊 三、滾動導軌的預緊 在滾動體與導軌面之間預加一定載荷 ， 可增加滾 動體與導軌面的接觸 ， 以減小導軌面平面度 、 滾 子直線度及滾動體直徑不一致誤差的影響 ， 使大 多數(shù)滾動體均能參加工作 。 由于有預加接觸變形 ， 接觸剛度增加 。 因而滾動 導軌的預緊提高了導軌的精度和剛度 。 阻尼性能 也有所增加 ， 提高了導軌的抗振性 。