机械制造装备导轨设计
P173 图 3-49 上面四图
下面四图
凸形导轨副
凹形导轨副
(三)导轨的组合形式(图3-51导轨的组合)
1.双三角形导轨(图3-51a) 2.双矩形导轨(图3-51b、c) 3.矩形和三角形导轨的组合(图3-48) 4.矩形和燕尾形导轨的组合
(四)导轨间隙的调整
矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。
常用结构:压板(调整垂直方向的间隙)、镶条(调整侧向间隙) (1)压板 P174 矩。 图3-52 压板的作用:调整间隙、承受颠覆力
方便,刚性差 刚性差,应用较少
a) 磨e或d面
c)
压板和导轨之间放平镶 条,用带锁紧螺母的螺 钉调整。
b)
改变垫片1厚度, 随着表面的磨损, 逐次拿掉垫片
(2)镶条(平镶条、斜镶条)P174 图3-53
平镶条的截面形状 为平行四边形或矩形
用侧面的调整螺钉调整横向位移来 调整间隙,螺母锁紧。镶条易变形, 刚性差。应用较少。
斜镶条,全长厚度变化, 以其纵向位移来调整间隙, 刚性好
修磨垫
平镶条
斜镶条
(3)导向调整板
三、导轨的结构类型及特点 (一)滑动导轨 1.粘贴塑料软带导轨 2.金属塑料复合导轨板
3.塑料涂层 4.镶刚导轨
3.自动调节气压卸荷导轨
P158 图3-113
卸荷气垫
(五)导轨的设计 1.滑动导轨的设计 1)选择滑动导轨的类型和截面形状 2)根据机床工作条件、使用性能,选择出合适的导轨 类型。再依照导向精度和定位精度、加工工艺性、 要保证的结构刚度,确定出导轨的截面形状。 3)选择合适的导轨材料、热处理方法,保证导轨耐磨 性和使用寿命。 4)进行滑动导轨的结构设计和计算,主要有导轨的受 力分析、压强计算、验算磨损量和确定合理的结构 尺寸。可查阅有关的设计手册。 5)设计导轨调整间隙装置和补偿方法。 6)设计润滑、防护系统装置。 7)制定出导轨制造加工、装配的技术要求。 2.滚动导轨的设计(自阅)
以上四种截面形状已标准化,设计时可参看机床标准 或机械设计手册。
2.圆周运动导轨
用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。
(1)平面环形导轨:
结构简单、制造方便,热变形后导轨仍能接触。能承受较大的轴向力, 不能承受径向力,必须与轴联合使用,必须配有工作台心轴轴承。此外, 这种导轨摩擦小,精度高,适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床, 如滚齿机、立车导轨等大直径工作台或转台,用得较多。
(二)导轨应满足的要求 P172: 1.表面具有高的导向精度,直线度或圆柱度 2.承载能力大,刚度好。 3.精度保持性好(优良的耐磨性)。
4.低速运动的平稳性。
5.结构简单,工艺性好。
所有这些导轨都作直线运动或(和)回转运动
二 、 滑动导轨的截面形状和间隙的调整 (一)直线运动导轨截形 1.直线运动导轨 (1)矩形导轨 承载能力大,制造方便。 P172-173
(二)静压导轨 P177
(三)卸荷导轨 1.机械卸荷
P178
凹导轨-2-销-3-2 使a处载荷减小。
2.液压卸荷导轨
运动导轨面上开纵向油腔(其面积比静压导轨小),压力 油作用于油腔面,产生向上的浮力,分担工作台的部分外载,起 到了卸荷作用。
工件质量变化大, 可通过节流阀调整卸荷 压力;导轨各段压力不 均匀,也可通过节流阀 调整
但磨损后不能自动补偿间隙。必须设置 间隙调整装置。
(2)三角形导轨(凸形的又称山形导轨,凹形的又称Ⅴ形导轨)
具有自动补偿磨损的能力(磨损后,会自动下沉,不会 产生间隙),故其导向性好,但制造较麻烦。 顶角一般为90° ,小于90°可提高导向精度,但摩擦力 会增大,所以小顶角用于轻载精密机械;110° ~120°时 可提高承载能力,所以大顶角用于大型或重型机床。设计 时两斜面的压强要基本相等。
(2)锥面环形导轨
能承受轴向和径向载荷,但制造较困难 (保持锥面和主轴的同心度较困难),不能承 受较大的颠覆力矩。导向性比平面好。
(3)V形双锥面导轨
导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩,制造 复杂。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不管是直线还是圆环导轨,还可分为凸形导轨副与凹形导轨 副(按固定导轨的凹凸情况)。
凸形导轨副~不易积存切屑,但也不易存油,故常用于低速 移动的场合。 凹形导轨副~能存油,润滑条件好,用于速度较大的场合, 但必须有充分的防护措施。
第三节 导轨设计
一、导轨的功用和应满足的基本要求 (一)导轨功能 和分类
P171
1.功能 P171 ~承载、导向功能。
2.导轨的种类
1)按运动形式~直线导轨(直线运动导轨)、圆导轨(回转运动导轨)。
2)按摩擦性质~滑动导轨(滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的 类型,也是其他类型导轨的基础。) 、滚动导轨、 静压导轨、气浮导轨。 3)按导轨材料~铸铁导轨、钢导轨、塑料导轨。 4)按工作性质~主运动导轨、进给运动导轨、调整运动导轨。 5)按受力情况~开式导轨、闭式导轨 P171图3-48。
四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施 (一)合理选择导轨的材料和热处理
1.铸铁导轨 2.镶刚导轨 3.有色金属 4.塑料
热处理:高频淬火,电接触淬火。 (二)导轨的预紧
(三)导轨的良好润滑和可靠防护
金属盖
固定式
用刮片(毛 毡、牛皮、 人造橡皮)
用于短导轨
钢带
滚桶
金属层防护罩
导轨的润滑 (1)人工定期直接加油或用油杯滴油。 用于低速,不重要的导轨。 (2)压力油强制润滑。 (四)争取无磨损、少磨损、均匀磨损,磨损后能补偿磨损量
不对称
水平力和垂直力相差较大时采用
对称
(3)燕尾形导轨 结构紧凑,高度较小,可承受较大的颠覆力矩, 但刚度差,制造较麻烦,不能自动补偿间隙, (必须有消除间隙装置)。一般用于受力小、速 度较低且导向精度要求不高的导轨,特别适用于 多层次移动部件中(如车床刀架)。
(4)圆形导轨 制造方便。 但磨损后间隙调整困难,故常用于受轴向力为 主的场合,如拉床、钻床的主轴、镗床主轴和导 向套组成的导轨副。如不允许有转动,可在表面 开键槽或作出平面。不多用。