项目二数控车床导轨副设计 2.1.1导轨副设计步骤 ()根据已知的工作条件，选择合适的导轨类型，常见导轨形式见表2一1 (②)选择导轨截面形状与组合方式。 常见导轨截面形状见表2一2。 1)双三角形导轨。 知图2-1所示 双三角形导轨导向性和精度保持性都很高，磨损后能自动下沉补偿磨损量 两条三角形导轨剧同时起支撑和导向作用，由于结构对称，两条导轨磨 员均匀，故接触刚 好。但由于超定位，加工、检验、维修都较困难，而且当量摩擦系数也高，因此适于精度高 的场合。例如丝杠车床、单柱坐标锁床的导轨副等。 2)双矩形导轨。 如图2一2所示 、检验、维修都较方便，因此被广泛使用， 导向面是分开的，存在侧向间隙，必须用镶条调节。 如图2一2()所示，用两外侧面做导向面时，间距大、热变形大、间隙大，因而导向精 度低、承载能力大：如图2-2(b)所示，以内外侧面做导向面时，间距小、热变形小、间隙 小，因而导向精度高、易获得较高的平行度：如图2一2(c)所示，用两内侧面做导向面时， 由于导轨面对称分布在导轨中部，当传动件位于对称中心线上时，避免了由于牵引力与导向 中心线不合而引起的偏转，不致在改变运动方向时引起位置误差，故导向精度高， 3)三角形与矩形组合。 如图2-3(a)和图2-3(b)所示，三角形与矩形组合导轨兼有三角形导轨的良好导向性 及矩形导轨的制造方便、刚性好等优点，并游免了由于热变形所引起的配合变化。其缺点是 三角形导轨比矩形导轨磨损快，易造成磨损不均匀，磨损后又不能通过调节来补偿，故对位 置精度有影响 三角形与矩形组合导轨兼有导向性好、制造方便和刚度高等诸多优点，因此被广泛使用，例 如车床、磨床、龙门侧床、龙门铣床、滚齿机、坐标锁床的导轨副等。 4)双燕尾形导轨。 如图2一4(a)所示，它的高度较小，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，用一根镶条 就可以调节各接触面的间隙。这种导轨刚度较差，加工 检验、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场合，例如牛头刨床 和插床的滑枕导轨、升降台铣床的床身导轨、车床刀架导轨副和仪表机床导轨等。 5)矩形与燕尾形导轨组合。 如图2一4)所示，由于它兼有调整方便、能承受较大力矩的优点，故多用于横梁、立 柱和摇臂的导轨副， 6)双圆柱导轨组合 圆柱导轨具有制造方便、不宜积存较大切屑的优点，但间隙难以调整，磨损后一也不易补偿， 因此适用于移动件只受轴向力的场合，例如攻螺纹机、机械手的导轨副等。 (3)通过计算选择结构参数。 1)计算额定动载荷Ca'(单位)。 K C.= -H
项目二 数控车床导轨副设计 2. 1. 1 导轨副设计步骤 (1)根据已知的工作条件，选择合适的导轨类型，常见导轨形式见表 2 -1. (2)选择导轨截面形状与组合方式。 常见导轨截面形状见表 2 一 2。 1)双三角形导轨。 如图 2 -1 所示，双三角形导轨导向性和精度保持性都很高，磨损后能自动下沉补偿磨损量。 两条三角形导轨副同时起支撑和导向作用，由于结构对称，两条导轨磨损均匀，故接触刚度 好。但由于超定位，加工、检验、维修都较困难，而且当量摩擦系数也高，因此适于精度高 的场合。例如丝杠车床、单柱坐标锁床的导轨副等。 2)双矩形导轨。 如图 2 一 2 所示，双矩形导轨的刚度高，当量摩擦系数比双三角形导轨低，承载能力强，加 工、检验、维修都较方便，因此被广泛使用，例如数控机床的导轨副。双矩形导轨承载面和 导向面是分开的，存在侧向间隙，必须用镶条调节。 如图 2 一 2 (a)所示，用两外侧面做导向面时，间距大、热变形大、间隙大，因而导向精 度低、承载能力大;如图 2-2 (b)所示，以内外侧面做导向面时，间距小、热变形小、间隙 小，因而导向精度高、易获得较高的平行度;如图 2 一 2 (c)所示，用两内侧面做导向面时， 由于导轨面对称分布在导轨中部，当传动件位于对称中心线上时，避免了由于牵引力与导向 中心线不合而引起的偏转，不致在改变运动方向时引起位置误差，故导向精度高。 3)三角形与矩形组合。 如图 2-3 (a)和图 2 -3 ( b)所示，三角形与矩形组合导轨兼有三角形导轨的良好导向性 及矩形导轨的制造方便、刚性好等优点，并避免了由于热变形所引起的配合变化。其缺点是 三角形导轨比矩形导轨磨损快，易造成磨损不均匀，磨损后又不能通过调节来补偿，故对位 置精度有影响。 三角形与矩形组合导轨兼有导向性好、制造方便和刚度高等诸多优点，因此被广泛使用，例 如车床、磨床、龙门刨床、龙门铣床、滚齿机、坐标锁床的导轨副等。 4)双燕尾形导轨。 如图 2 一 4 (a)所示，它的高度较小，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，用一根镶条就可以调节各接触面的间隙。这种导轨刚度较差，加工、 检验、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场合，例如牛头刨床 和插床的滑枕导轨、升降台铣床的床身导轨、车床刀架导轨副和仪表机床导轨等。 5)矩形与燕尾形导轨组合。 如图 2 一 4 (b)所示，由于它兼有调整方便、能承受较大力矩的优点，故多用于横梁、立 柱和摇臂的导轨副。 6)双圆柱导轨组合。 圆柱导轨具有制造方便、不宜积存较大切屑的优点，但间隙难以调整，磨损后一也不易补偿， 因此适用于移动件只受轴向力的场合，例如攻螺纹机、机械手的导轨副等。 (3)通过计算选择结构参数。 1)计算额定动载荷 Ca’(单位 N)
田卫装要装去2 4选取： KC一接触系数，按表2一6选取： K一寿命系数，一般取K=50: 2)佐提 的原则，选择结构参数 (④其他参数选择 1)导轨材料选择 铸铁耐磨性好，热稳定性高，减振性好，成本低，易于加工，在滑动导轨中应用广泛。淬硬 的钢导轨耐磨性好。镶装塑料导轨具有耐磨性好，动、静摩擦系数接近，化学稳定性好，抗 根性好，抗撕伤能力强，工作范围广，成本低等诸彩优点。在洗材时，支撞导件与运动件成 选不同的材料，其热处理的方式一也有所不同 2)调整装置 导轨工作时会产生间隙，间隙过小会增加摩擦阻力，间隙过大会降低导向精度，所以应选择 合适的调整装置进行调整。例如滑动导轨副采用压板和镶条两种方法调整。 ①镶条。 镶条用来调整矩形导轨、燕尾形导轨的侧隙，以保证导轨面能正常接触。镶条应放在导轨受 力较小的 侧，常用的有 平楼条和】 形镶条两种。 平镶条如图2一5所示，它是靠调整螺钉1移动镶条2的位置来调整间隙的，图2一5(c) 所示为在间隙调整好后，再用螺钉3将镶条2紧固。平镶条调整方便，制造容易，图2 5(a)和图2一5(6)所示的镶条较遵，而且只在与螺钉接触的几个点上受力，容易变形，刚 府较低，日前较少使田」 楔形镶条如图2一6所示，镶条的两个面分别与动导轨和支撑导轨均匀接触，所以比平镶条 刚度高，但加工较困难。 禊形镶条的斜度为1：100一1：40，镶条越长，斜度应越小，以免两端厚度相差太大。如图 2一6()所示的调整方法是用调节螺钉1带动镶条2做纵向移动以调节间隙。镶条上的沟 槽a在刮配好后加工，这种方法构造简单，但螺钉头凸肩和镶条上沟槽之间的间隙会引起镤 条在运动中窜动。图2一6(6)所示为从两端用 钉3和5调节，避免了镶条4的窜动，性 能较好。图2 6()所示为通过螺钉6和螺母7调节，镶条8上的圆孔在刮配好后加工， 这种调节方法方便，且能防止镶条8的窜动，但其纵向尺寸较长。 ②压板。 压板用来调整铺助导轨面的间隙和承受的颠覆力矩，如图2一7所示。 2.2.1选择导轨 L.确定最大载荷下-max 己知作用在单滑座上的最大载荷Fax,滑座数4，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴 线平行)下f=1401N,工作台受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）-n=337N,工作台受到 垂直方向的载荷（与工作台面垂直）F©=512N,移动部件总重量G=736N。 单沿快所受的大垂古 F=G/4 +F Fm=G/4+F。=736/4+512=696(N)》
式中: KW—负荷系数，按表 2 一 3 选取; KH----硬度系数，按表 2 一 4 选取; KT—温度系数，按表 2 一 5 选取; KC—接触系数，按表 2 一 6 选取; K—寿命系数，一般取 K=50; 2)依据 的原则，选择结构参数。 (4)其他参数选择。 1)导轨材料选择。 铸铁耐磨性好，热稳定性高，减振性好，成本低，易于加工，在滑动导轨中应用广泛。淬硬 的钢导轨耐磨性好。镶装塑料导轨具有耐磨性好，动、静摩擦系数接近，化学稳定性好，抗 振性好，抗撕伤能力强，工作范围广，成本低等诸多优点。在选材时，支撑导件与运动件应 选不同的材料，其热处理的方式一也有所不同。 2)调整装置。 导轨工作时会产生间隙，间隙过小会增加摩擦阻力，间隙过大会降低导向精度，所以应选择 合适的调整装置进行调整。例如滑动导轨副采用压板和镶条两种方法调整。 ①镶条。 镶条用来调整矩形导轨、燕尾形导轨的侧隙，以保证导轨面能正常接触。镶条应放在导轨受 力较小的一侧，常用的有平镶条和楔形镶条两种。 平镶条如图 2 一 5 所示，它是靠调整螺钉 1 移动镶条 2 的位置来调整间隙的，图 2 一 5(c) 所示为在间隙调整好后，再用螺钉 3 将镶条 2 紧固。平镶条调整方便，制造容易，图 2 一 5(a)和图 2 一 5 (b)所示的镶条较薄，而且只在与螺钉接触的几个点上受力，容易变形，刚 度较低，日前较少使用。 楔形镶条如图 2 一 6 所示，镶条的两个面分别与动导轨和支撑导轨均匀接触，所以比平镶条 刚度高，但加工较困难。 楔形镶条的斜度为 1 : 100 一 1:40,镶条越长，斜度应越小，以免两端厚度相差太大。如图 2 一 6( a)所示的调整方法是用调节螺钉 1 带动镶条 2 做纵向移动以调节间隙。镶条上的沟 槽 a 在刮配好后加工，这种方法构造简单，但螺钉头凸肩和镶条上沟槽之间的间隙会引起镶 条在运动中窜动。图 2 一 6( b)所示为从两端用螺钉 3 和 5 调节，避免了镶条 4 的窜动，性 能较好。图 2 一 6 (c)所示为通过螺钉 6 和螺母 7 调节，镶条 8 上的圆孔在刮配好后加工， 这种调节方法方便，且能防止镶条 8 的窜动，但其纵向尺寸较长。 ②压板。 压板用来调整辅助导轨面的间隙和承受的颠覆力矩，如图 2 一 7 所示。 2. 2. 1 选择导轨副 1.确定最大载荷 F-max 已知作用在单滑座上的最大载荷 Fmax ，滑座数 M=4，工作台受到进给方向的载荷(与丝杠轴 线平行) Ff= 1 401 N，工作台受到横向的载荷(与丝杠轴线垂直)F-n= 337 N ,工作台受到 垂直方向的载荷(与工作台面垂直) Fe=512 N，移动部件总重量 G =736 N。 单滑块所受的最大垂直