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06C_第3章导轨设计解析

发布日期:2021-05-22 12:31   来源:未知   阅读:

  第三章 典型部件设计 §3.1 主轴部件设计 §3.2 支承件设计 §3.3 导轨设计 §3.4 机床刀架和自动换刀装置设计 3.3 导轨设计 3.3.1 导轨的功用与分类 3.3.2 导轨应满足的基本要求 3.3.3 导轨的截面形状选择 3.3.4 导轨间隙的调整 3.3.5 导轨的结构类型及特点 3.6.6 提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施 2 3.3.1导轨的功用和分类 1、导轨的功用 导轨的功用承载和导向。即保证运动部件在外力作用 下,能准确地沿着一定方向运动。 2、导轨的分类 (1)按工作性质: ? 主运动导轨:动导轨座主运动,导轨副间的相对速度较高。 ? 进给运动导轨:动导轨作进给运动,导轨副之间的相对运 动速度低。 ? 调位导轨:可调整部件的相对位置,加工过程中没 有相对运动(车床尾架用的导轨)。 3 2、导轨的分类 (2)按摩擦性质: ? 滑动导轨: 液体动压导轨 液体静压导轨 普通滑动导轨(混合摩擦导轨) ? 滚动导轨: 滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨 4 2、导轨的分类 (3)按受力性质: ? 开式导轨 利用部件质量和载荷,使导轨副在全长上 始终保持接触的导轨。 开式导轨不能承受较大的颠覆力矩,用于大型机床的 水平导轨。 ? 闭式导轨 在开式导轨上增加辅助导轨而构成。 5 3.3.2导轨应满足的要求 1、导向精度 导轨副在空载下运动和切削条件下运动时,实际运动轨迹与 给定轨迹之间的符合程度。 (1)几何精度 直线运动的导轨: 导轨在竖直平面内的直线度(简称A项精度) 导轨在水平平面内的直线度(简称B项精度) 两导轨面间的平行度(简称C项精度) 其精度值可参考有关机床精度检查标准。 6 7 (2)接触精度 指导轨副间摩擦面实际接触面积占理论接触面积的百分比。 采用着色法进行检查,用接触面所占的百分比或25×25平 方毫米面积内的接触点数衡量。 影响导向精度的因素: 制造精度;导轨的结构形式;装配质量;导轨及其支承 件的刚度和热变形;对于动压和静压导轨还有油膜刚度。 8 2、承载能力大、刚性好 3、精度保持性 其影响因素主要是磨损。提高耐磨性以保持精度是提高机床 质量的主要内容之一。 常见的磨损有:磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳。 4、低速运动平稳性 即不出现爬行现象 其平稳性与导轨的结构、材料和润滑有 关;与动、静摩擦系数的差值有关;与传动导轨运动的传动链 的刚度等因素有关。 5、结构简单、工艺性好 设计时要注意使导轨的制造和维护方 便。 9 3.3.3 导轨的截面形状 1、直线)圆柱形导轨 10 2、 回转运动导轨的截面形状 1、平行环形导轨 2、锥面环形导轨 3、双锥面导轨 11 3、导轨的截面形状与组合 (1)导轨的截面形状:三角形、矩形、燕尾形和圆形。一对导 轨副一凸一凹。 12 (2)窄式、宽式导轨 窄式导轨:用一条导轨面的两侧面导向,导向精度高。 宽式导轨:用两条导轨的两外侧面导向。 13 3、导轨的组合 (1)双三角形导轨:导向性和精度保持性都高,磨损时会自动补偿磨损量,加 工、检验和维修都比较困难,多用于精度要求较高的机床。 (2)双矩形导轨 :这种导轨的刚度高,承载能力高,加工、检验和维修都方便。 矩形导轨存在侧向间隙,必须用镶条进行调整。 (3)三角形和矩形导轨的组合 :兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点而应 用很广。 (4)燕尾形导轨 :可以承受颠覆力矩,是闭式导轨中接触面最少的一种结构, 间隙调整方便。这种导轨刚性较差,加工、检验和维修都不大方便,适用于受力 小,层次多、要求间隙调整方便的地方。 (5)矩形和燕尾形导轨的组合 :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。 (6)双圆柱导轨的组合 :制造方便,不易积存较大的切屑的优点,但间隙难以 调整,磨损后也不易补偿。常用于移动件只受轴向力场合。 14 3.3.4 导轨间隙的调整 1、压板 用于调整间隙和承受颠覆力矩。压板用螺钉紧固在运动部件 上 图b 通过改 变垫片层数和 垫片厚度调整 间隙 图c 通过压 板和导轨间的 平镶条调整间 隙 图a 通过精 磨或刮削压板 厚度调整间隙 15 2、镶条 用于调整矩形、燕尾形导轨的侧面间隙,保证导轨的正常接 触,有平镶条和斜镶条两种。 平镶条调整间隙 通过横向移动平镶条来调整侧面间隙。镶条装在不受力或 受力较小的一侧,以提高刚度。 图a、图b:平镶条较薄,各螺钉单独调整,调整力不均匀 ,螺钉与镶条接触处有变形,刚性较差。 图c:间隙调整后,在拧紧紧固螺栓,调整方便,刚性好 16 斜镶条调整间隙 将镶条的一面做成与动导轨一面斜度相同,方向相反的斜 面,通过斜面配合,纵向移动镶条来调整导轨横向间隙。 17 3.3.5 导轨的结构类型和特点 1、滑动导轨 滑动导轨具有一定动压效应的混合摩擦状态。导轨的动压 效应主要与导轨的摩擦速度、润滑油粘度、导轨面的油沟尺寸 和型式等有关。速度较高的主运动导轨,应合理设计油沟型式 和尺寸,选择合适粘度的润滑油,以产生较好的动压效果。 优点是结构简单、制造方便和抗振性好。 缺点是磨损快。 为提高耐磨性,广泛采用塑料导轨和镶钢导轨。塑料导轨 使用粘结法或涂层法覆盖在导轨面上。通常对长导轨喷涂法、 对短导轨用粘结法。 四种导轨:粘结塑料软带导轨、塑料涂层、 金属塑料复合导轨、镶钢导轨 18 (2)静压导轨 静压导轨按结构形式分开式和闭式两大类。 (3)卸荷导轨 卸荷导轨用来降低导轨面的压力,减少摩擦阻力, 从而提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性,尤其是对 大、重型机床来说,工作台和工件的质量很大,导轨面 上的摩擦阻力很大,常用卸荷导轨。 导轨的卸荷方式: 机械卸荷 液压卸荷 气压卸荷。 退出 19 4、滚动导轨 与