导轨的选型和计算

1、与轨的选型及计算按结构特点与摩擦特性划分的导轨类型见表6-15,各类导轨的主要特点及应用列于表中.表6-1导轨类型特点及应用导轨 旧主要特点应用导轨类型主要特点应用滑动 导轨1,结构简单,使用维修 方便.2,未形成完全液 体摩擦时低速易爬行 3,磨损大寿命低,运动 精度不稳定普通机 床,冶金 设备上应 用普遍滚动导轨1,运动灵敏度局,低速 运动平稳性好,定位精 度高.2,精度保持性好, 磨损少,寿命长.3,刚性 与抗振性差,结构复杂 本钱高,要求良好的保 护广泛用 于各类 精密机 床,数 控机 床,纺 织机械 等塑料 导轨1,动导轨外表贴塑料软 带等与铸铁或钢导轨 搭配,摩擦系数小,且动 静摩

2、擦系数搭配,不易 爬行,抗摩擦性能好.2, 贴塑上2简单.3,刚度 较低,耐热性差容易蠕 变主要应用 与收型 机床压强 不大的导 轨应用日 益广泛动压导轨1,速 度高(90m/min600m/min), 形成液体摩擦2,阻尼大,抗阵性好3,结构简 单,/、需复杂供油系统, 使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变 化.影响加工精度,低速 重载易出现导轨面接触主要用 语速度 高,精 度要求 一M的 机床主 运动导 轨镶钢, 镶金 属导 轨1,在支撑导轨上镶装有 一定硬度的不钢板或钢 带,提升导轨耐磨性,改 善摩擦或满足焊接床身 结构需要.2,在动导轨 上镶有青铜只类的金属 预防咬合磨损,提局耐

3、磨性,运动平稳精度高镶钢导轨 工艺复 杂,本钱 高.常用 于重型机 床如立 车,龙门 铳床的导 轨上静压导轨1,摩擦系数很小,驱动 力小.2,低速运动平稳 性好3,承载水平± ,刚 性,吸阵性好4,需野- 套液压装置,结构复杂, 调整困难各种大 型,重 型机 床,精 密机 床,数 控机床 的工作 台6、1初选导轨型号及估算导轨长度X方向初选导轨型号为 GGB20BAL2P12 940 4 6具体数据见?机械设计手册?9-149 Y 方向初选导轨型号为 GGB20AAL 2 P,2 1090 4导轨的运动条件为常温,平稳,无冲击与震动为何选用滚动直线导轨副：1)滚动直线导轨副动静摩擦力

4、之差很小,摩擦阻力小,随动性极好.有利于提 高数控系统的响应速度与灵敏度.驱动功率小,只相当普通机械的十分之一.2)承载水平大,刚度高.3)能实现高速直线运动,起瞬时速度比滑动导轨提升10倍.4)采用滚动直线导轨副可简化设计,制造与装配工作,保证质量,缩短时间, 降低本钱.导轨的长度：由于导轨长度影响工作台的工作精度与高度,一般可根据滑块导向局部的长 度来确定导轨长度.其公式为：L=H+S隹 1-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L导轨长度H一滑块的导向面长度S一滑块行程 1一封闭高度调节量S1一滑块到上死点时,滑块露出导轨局部的长度S2一滑块到下死点时,滑块露出

5、导轨局部的长度6、2计算滚动导轨副的距离额定寿命X方向的导轨计算X方向初选导轨型号为 GGB20BAL2P12 940 4,查表9、3-73川得,这种导 轨的额定动,静载荷分别为Ca=13 6kN,Coa=2R 3kN.4个滑块的载荷按表9、3-48序号1的载荷计算式计算.其中工作台的最大重量为：G=100< 9、8=980NF1=F2=F3=F4=1/4(G1+F)=250N1)滚动导轨的额定寿命计算公式6为：L=(f h f t fc fa Ca/ fwPc)K=27166km式中L 额定寿命(km);Ca额定动载荷(KN);P当量动载荷(KN);Fmax受力最大滑块所受的载荷(KN

6、);Z 导轨上的滑块数；指数,当导轨体为滚珠时,=3;当为滚柱时 =10/3;K额定寿命单位KM,滚珠时,K=50KM;滚柱时,K=100KM;fh 硬度系数；fh 滚道实际硬度HRC.由于产品技术要求规定,滚道硬度不得低于58HRC故通常可取fh =1ft 温度系数,查表6-27,得ft=1表6-2温度系数0c工作温度/ C100100150150200200250ft10.900.730.60fc 接触系数,查表6-3;得fc=1表6-3接触系数每根导轨上 的滑块数12345fc1.000.810.720.660.61fa 精度系数,查表6-4;取fa=1、5表6-4精度系数工作条件fa无

7、外部冲击或振动的低速运动的场合,速度小于15m/min11、5无明显冲击或振动的场合,速度为1560m/min1、52有外部冲击或同速运动的场合,速度大于60m/min23、5fw载荷系数,查表6-5;得fw=1表6-5载荷系数精度等级2345fw1.01.00.90.9那么 L=27166Km2寿命时间的计算当行程长度一定,以h为单位的额定寿命为式中LhL 1032La % 6027166 1032 0.74 1 6030592.3h寿命时间hL额止寿命(km)La行程长度(m)n2 每分钟往返次数那么 Lh 30592.3h工况为：每天开机6个小时,每年300个工作日,那么预计寿命年限为

8、Lh=30592、3/300 X6=16、9 年同理求出Y方向滚动导轨副的距离额定寿命： L=2634R 1km Lh=25230h=14 年6、3导轨材料与热处理机床滑动导轨常用材料主要就是灰铸铁与耐磨铸铁.灰铸铁通常以HT200或HT300做固定导轨,以HT150或HT200做动导轨.JB/T3997-1994标准对普通灰铸铁导轨的硬度要求如表 6-6 10所示表6-6灰铸铁导轨硬度要求硬度要求(HBS)硬度小均匀性(HBS)导轨长度/mm导轨铸件重量/t不低于小局十导轨长度/mm硬度差不超过<2500-190255< 250025>2500>3180241>

9、250035>5175241由几何件连 接的导轨45>10165241常用耐磨铸铁与普通铸铁耐磨性比拟见表6-7网表6-7常用耐磨铸铁耐磨铸铁名称耐磨性高于普通铸铁倍数磷铜钛耐磨铸铁1、5 2高磷耐磨铸铁1钮钛耐磨铸铁12稀土铸铁1铭电目耐磨铸铁1导轨热处理：一般重要的导轨,铸件粗加工后进行一次时效处理,高精度导轨 铸件半精加工后还需进行第二次时效处理.常用导轨淬火方法有：1)中频淬火,淬硬层深度(12)mm硬度(4550)HRC2)接触加热自冷外表淬火,淬硬7知麦(0、20、25)mm显微硬度600H%右 这种淬火方法主要用于大型铸件导轨.6、4导轨的技术要求6、4、1外表粗糙度

10、1刮研导轨 刮研导轨具有接触好、变形小、可以存油、外观美等特点,但劳动强度大、生产率低.主要用于高精度导轨.刮研导轨轨面每25m惮25mnH积内的接触点数不得少于表 6-8网的规定表6-8 刮研导轨面25mm< 25mm接触点数机床类别滑动导轨移置导轨镶条、压板 滑动面每条导轨宽度/ mm250>250100>100出级与出级以上2016161212IV级1612121010V级1088662导轨生产率高,就是加工淬硬导轨唯一方法,磨削导轨外表粗糙度应达 到的要求,见表6-910.接触面要求见表6-1010.表6-9磨削导轨外表粗糙度Ra机床 旧动导轨固定导轨中小型重型中小型

11、重型出级 与出 级以 上0、20、40、1 0、20、40、80、2 0、40、80、40、1 0、20、05 0、10、20、40、1 0、20、40、2IV级0、40、21、60、81、 60 、80、20、10、40、20、80、4V级0、80、41、60、81、 60 、80、40、20、80、41、60、8注:1、滑动速度大于0、5时,粗糙度应降低一级括号内数值.2、淬硬导轨的外表粗糙度应降低一级括号内数值.表6-10 磨削导轨外表的接触指标机床类型滑滚动导轨移置导轨全长上全宽上全长上全宽上出级与出级以上80707050IV级75606545V级70506040注：1、宽度接触到达要

12、求后,方能作长度的评定.2、镶条按相配导轨接触指标检验.6、4、2几何精度导轨的几何精度主要就是指导轨的直线度与导轨间的平行度,垂直度等.具体相关的几何精度参阅有关机械的精度标准.本机构导轨精度取3级.6、5导轨设计与使用考前须知正确合理地设计与使用滚动直线导轨副,可以提升耐用度与精度保持性,减 少维修与保养时间.为此,应注意如下事项：1尽量预防力矩与偏心载荷的作用 滚动直线导轨副样本中给出的额定动, 静载荷,都就是在各个滚珠受载均匀的理想状态下算出的. 因此,必须十分注意避 免力矩载荷与偏心载荷.否那么,一局部滚珠承受的载荷,有可能超过计算Ca值时 确定的许用接触应力,导致过早的疲劳破坏或产

13、生压痕并出现振动,噪声,降低移 动精度等现象.2提升刚度,减少振动 适当预紧可以提升刚度,均化滚动体的受力从而提 高寿命,并在一定程度上提升阻尼.但就是预紧力过大会增加导轨副的摩擦阻力, 增加发热,降低使用寿命.因此预紧力有其最正确值.滚动支承的阻尼较小,因此要尽可能使它承受恒定的载荷.有过大的振动与 冲击载荷的场合不宜应用直线滚动导轨副.为了减少振动,可以在移动的工作台 上加装减振装置.条件许可时可安装锁紧装置,加工时把不移动的工作台固定.3降低加速度的影响 直线滚动导轨副的移动速度可以高达 600m/min.起 动与停止时,将产生一个力矩,使局部滚动体受载过大,造成破坏.因此,如果加速 度较大,应采取以下举措：减轻被移动物体的质量,降低物体的重心,采取多级制 动以降低加速度,在启动与