【文章內(nèi)容簡介】 機床導(dǎo)軌面結(jié)構(gòu)是機床工作過程中的重要一環(huán) 所以 近些年 設(shè)計者在設(shè)計機床時，導(dǎo)軌的設(shè)計形式是多種多樣的。人們不禁要問，哪一種導(dǎo)軌是最佳的。機床控制元件的運動實現(xiàn)了機床的精密加工，這是手動工具和機床的主要區(qū)別， 而導(dǎo)軌面結(jié)構(gòu) 是機床的控制元件之 一。 機床制造者最關(guān)心的莫過于機床的精度，剛性和使用壽命。對導(dǎo)軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的，至少在機床制造技術(shù)方面 沒有把它放在重要的位置上，在機床樣本，宣傳廣告上，最具有吸引力的技術(shù)參數(shù)是：主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、換刀時間和快速進給速度。當然，這些參數(shù)對機床的性能是很重要的。但導(dǎo)軌為機床功能的實現(xiàn)奠定了可靠的基礎(chǔ) [1]。 由于具有工作壽命長、摩擦系數(shù)低、速度變化和載荷變化對油膜剛度影響小、工作穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，液體靜壓導(dǎo)軌被廣泛應(yīng)用于精密加工機床、雷達天線等民用與軍用設(shè)備中。隨著對數(shù)控機床的加工精度和效率要求的不斷提高為了提高工作臺承載能力和性能，減少工作臺和底座間磨損，延長工作臺使用壽命，液體靜壓導(dǎo)軌在各種數(shù)控機床 中 (特別是重載高精度數(shù)控機床 )也得到了廣泛的應(yīng)用 [2]。 學(xué)士學(xué)位論文 2 國內(nèi)外機床導(dǎo)軌研究發(fā)展現(xiàn)狀 靜壓導(dǎo)軌因具有高精度、高剛度、長壽命等一系列優(yōu)點而得到了廣泛的應(yīng)用。支承是機床和其他機械設(shè)備的重要部件，直接影響機械設(shè)備的工作性能。液體靜壓支承技術(shù)的應(yīng)用主要包括液體靜壓軸承和液體靜壓導(dǎo)軌兩大類。液體靜壓導(dǎo)軌是液體靜壓支承技術(shù)在導(dǎo)軌中的主要應(yīng)用。 液體靜壓導(dǎo)軌的主要優(yōu)點是：摩擦系數(shù)小，一般為 ～ 械效率高；導(dǎo)軌面之間的油膜很??；具有良好的潤滑性和吸振性；導(dǎo)軌長期使用無磨損；工作運動平穩(wěn)。 因此，液體靜壓導(dǎo)比滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌的壽命高許多倍。同時，液體靜壓導(dǎo)軌運動速度的變化對其油膜厚度和剛度的影響小，消除了工作臺低速運動的“爬行”現(xiàn)象，且降低了對導(dǎo)軌材料的要求 [4]。 由于液體靜壓導(dǎo)軌具有上述諸多優(yōu)點，且技術(shù)的不斷成熟，因此液體靜壓導(dǎo)軌能滿足高精度、重載荷及各種速度范圍機床的要求，在各種機床(尤其是數(shù)控機床、超精密機床 )中得到了廣泛的應(yīng)用。當今生產(chǎn)的數(shù)控機床廣泛采用液體靜壓導(dǎo)軌。例如：美國 IlqGERSOLL集團旗下的德國WALDluCH SIEGEN公司和 WAI， DRjCH COBURG公司、法國 FOREST LINE公司、日本的 TOSⅡ BA公司均生產(chǎn)采用液體靜壓導(dǎo)軌的數(shù)控龍門鏜銑床。液體靜壓導(dǎo)軌在超精密加工機床中的應(yīng)用也較為廣泛。超精密加工設(shè)備是實現(xiàn)超精密加工技術(shù)的必須手段，而超精密機床的性能取決于其關(guān)鍵部件的性能。導(dǎo)軌副是超精密機床的關(guān)鍵部件之一，直接影響超精密加工的精度。液體靜壓導(dǎo)軌相對于滾動導(dǎo)軌和動壓導(dǎo)軌有摩擦阻力小、使用壽命長、速度范圍廣、抗振性能好和適應(yīng)性好等優(yōu)點。因此，液體靜壓導(dǎo)軌在超精密加工機床中液體靜壓導(dǎo)軌得到了廣泛應(yīng)用。例如：美國 LLNL實驗室從 60年代開始研制精密 機床，該實驗室先后開發(fā)了 DTMI、 DTM2型超精密機床，并于 1983年 9月成功地開發(fā)出代表當代超精密機床最高水平的DTM． 3型臥式大型光學(xué)金剛石超精密車床。該機床利用激光干涉儀來進行位置測量，采用液體靜壓軸承和液體靜壓導(dǎo)軌，位置控制精度可達O． 0139m，加工的黃銅零件表面粗糙度可 。在日本，大森整等人將超精密油靜壓驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用于超精密多軸鏡面加工機床上，位置精度分辨率達到 lOnm，加工工件粗糙度 7rim。 NanoTechS00FG采用液體靜壓導(dǎo)軌，其水平直線度和垂直直線度分別達到 ／ 250mm和 。 um／250mm，定位精度為 ／ um／ 250mm。小泉孝一等人將液體靜壓導(dǎo)軌技術(shù)成功的應(yīng)用于生產(chǎn)民用液晶顯示器的平面研磨機上。 在國內(nèi)，液體靜壓導(dǎo)軌在各種機床中的應(yīng)用也越來越普遍。例如：國產(chǎn) XK2125數(shù)控龍門鏜銑床床身工作臺導(dǎo)軌、寶鋼寬厚板主體設(shè)備中的剪切線雙邊剪設(shè)備和 YK73125成形磨齒機中的主要導(dǎo)軌運動副均采用液體靜壓導(dǎo)軌技術(shù) [1]。 學(xué)士學(xué)位論文 3 課題研究的主要內(nèi)容和方法 本次課題研究的主要內(nèi)容： ，選著所需的導(dǎo)軌。 確設(shè)計要求擬定機床導(dǎo)軌設(shè)計制造總 體方案 制。 。 本次課題研究的 解決方法： 通過對靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)缺點，導(dǎo)軌的受力分析，導(dǎo)軌的材料、潤滑條件、加工工藝、維護措施和通過考察調(diào)研，查閱相關(guān)資料，綜合應(yīng)用專業(yè)的理論知識 ,掌握機械裝置的設(shè)計方法和步驟 ,在通過多次的計算校對等方面來完成。 學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 機床導(dǎo)軌的選用 導(dǎo)軌的功用和分類 導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。在導(dǎo)軌副（如工作臺和床身導(dǎo)軌）中，運動的一方面（如工作臺導(dǎo)軌）叫動導(dǎo)軌，不動的一方（如床身導(dǎo)軌）叫做支承導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌按摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌 和滾動導(dǎo)軌。 在滑動導(dǎo)軌中有靜壓導(dǎo)軌、動壓導(dǎo)軌和普通導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌的原理和靜壓動軸承相同，兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓油膜，屬于純液體摩擦，多用于進給運動導(dǎo)軌。動壓導(dǎo)軌，當導(dǎo)軌面間的相對滑動速度達到一定值后，液體的動壓效應(yīng)是導(dǎo)軌油腔處出現(xiàn)壓力油楔，把兩導(dǎo)軌面分開，從而形成液體摩擦，這種導(dǎo)軌只能用于高速的場合，故僅用作主運動導(dǎo)軌，例如立式車床導(dǎo)軌。普通滑動導(dǎo)軌的摩擦狀態(tài)有的為混合摩擦。這時，在導(dǎo)軌面間雖有一定得的動壓效應(yīng)，但由于速度還不夠高，油楔還不足以隔開導(dǎo)軌面，導(dǎo)軌面仍處于直接接觸狀態(tài)。大多數(shù)普通滑動導(dǎo)軌 屬于這一類。有的普通滑動導(dǎo)軌速度很低，導(dǎo)軌間不足以產(chǎn)生動壓效應(yīng)，處于邊界摩擦狀態(tài)。 滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌與滾動導(dǎo)軌的特點和經(jīng)濟性 導(dǎo)軌質(zhì)量對機床剛度 ,加工精度和使用壽命具有很大的影響 ,作為機床進給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) ,不同類型的機床對導(dǎo)軌的要求不同 ,數(shù)控機床的導(dǎo)軌比普通機床的導(dǎo)軌要求要高。且希望其高速進給時不發(fā)生振動 ,低速進給時不出現(xiàn)爬行 ,靈敏度高。耐磨性好 ,可在重載下長期連續(xù)工作 ,精度保持性好等 ,這是機床制造廠設(shè)計機床和機床用戶選用機床時 ,必須考慮的問題。下面對三種導(dǎo)軌形式進行比較 : 滑動導(dǎo)軌 滑 動導(dǎo)軌在機床上應(yīng)用的歷史最為久遠 ,至今在各類機床產(chǎn)品上廣為應(yīng)用 ,尤其是普通機床 ,它往往采用鑄鐵件或鑲鋼導(dǎo)軌制成。為了提高導(dǎo)軌的耐磨壽命和精度 ,一般對導(dǎo)軌表面進行面淬火及磨削加工 ,現(xiàn)代機床尤其是數(shù)控機床常用塑料滑動導(dǎo)軌。 塑料滑動導(dǎo)軌具有摩擦因數(shù)低 ,且動、靜摩擦因數(shù)差值小 ,減振性好 ,具有良好的阻尼性 ,耐磨性好 ,有自潤滑作用 ,塑料滑動導(dǎo)軌有鑄鐵表面淬火 — 塑料滑動導(dǎo)軌和鑲鋼 — 塑料導(dǎo)軌。塑料滑動導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的運動導(dǎo)軌上 ,與之相配的金屬導(dǎo)軌采用鑄鐵或鋼質(zhì)材料。塑料導(dǎo)軌分為注塑導(dǎo)學(xué)士學(xué)位論文 5 軌和貼塑導(dǎo)軌 ,導(dǎo)軌上的塑料常 用環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。 注塑導(dǎo)軌。導(dǎo)軌注塑或抗磨涂層的材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體 ,加入增塑劑 ,混合成膏狀為一組分 ,固化劑為另一組分的雙組分塑料這種涂料附著力強 ,具有良好的可加工性 ,可經(jīng)車、銑、刨、鉆、磨削和刮削加工。也有良好的摩擦性和耐磨性 ,而且抗壓強度比聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶要高 ,固化時體積不收縮 ,尺寸穩(wěn)定。特別是可在調(diào)整好固定導(dǎo)軌和運動導(dǎo)軌間的相關(guān)位置精度后注入涂料?？晒?jié)省許多加工時間 ,特別適用于重型機床和不能用導(dǎo)軌軟帶的復(fù)雜配合型面。 貼塑導(dǎo)軌。在導(dǎo)軌滑動面上貼一層 抗磨的塑料軟帶 ,與之相配的導(dǎo)軌滑動面經(jīng)淬火和磨削加工。軟帶以聚四氟乙烯為基材 ,添加合金粉和氧化物制成。塑料軟帶可切成任意大小和形狀 ,用膠粘劑粘貼在導(dǎo)軌基面上由于這類導(dǎo)軌軟帶用粘貼方法 ,故稱為貼塑導(dǎo)軌。 一般說來 ,滑動導(dǎo)軌最顯著的特點是具有優(yōu)良的剛性 ,吸振性 (抑制刀具切削時產(chǎn)生的振動 )和阻尼性 (防止導(dǎo)軌系統(tǒng)啟動或停止時的振動 ),適宜切削負載大的機床使用。且成本較低 ,經(jīng)濟實用 [6]。 滾動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌的特點是 :磨擦系數(shù)小 ,磨擦系數(shù)一般在 ~ 的范圍內(nèi) ,動、靜摩擦系數(shù)基本相同 ,啟動阻力小 ,不易產(chǎn)生沖擊 ,低速運動穩(wěn)定性好 。定位精度高 ,運動平穩(wěn) ,微量移動準確 ,磨損小 ,精度保持性好 ,壽命長抗振性差 ,對防護要求高 ,結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,制造較困難 ,一般由專業(yè)廠制造 ,成本較高。 滾動導(dǎo)軌尤其是直線滾動導(dǎo)軌 ,這十幾年被大量采用 ,隨著數(shù)控機床高速化趨勢的出現(xiàn) ,而被應(yīng)用得越廣泛。與滑動導(dǎo)軌不同的是 ,由于滾動導(dǎo)軌采用了鋼球或滾柱作為滾動體 ,其與導(dǎo)軌的接觸特點為點接觸或線接觸 ,具有較小的摩擦系數(shù)。又由于滾動導(dǎo)軌在組裝過程中施加了一定的預(yù)加負荷有較好的導(dǎo)軌的阻尼特性 ,但這種阻尼特性較之傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌的阻尼特 性有一定差距。 靜壓導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌是將有一定壓力的油液 ,通過節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面的油腔中 ,形成壓力油膜浮起運動部件 ,使導(dǎo)軌工作表面處于純液體摩擦不產(chǎn)生磨損 ,精度保持性好 ,同時摩擦系數(shù)也極低 ,從而使驅(qū)動功率大為降低。此外 ,靜壓導(dǎo)軌的運動不受速度和負載的限制 ,低速無爬行 ,承載能力大 ,剛度好 。油液有吸振作用 ,導(dǎo)軌摩擦發(fā)熱也小 ,其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,需配置一套專門的液壓系統(tǒng)作為供油系統(tǒng) ,油的清潔度要求高 .。從大型重載機床且要求精度較高的角度看比較實用。 學(xué)士學(xué)位論文 6 導(dǎo)軌耐磨性 當移動部件沿導(dǎo)軌移動時，要求導(dǎo)軌具有足夠 的導(dǎo)向精度。然后移動部件長時間的移動，將會磨損導(dǎo)軌而影響導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌磨損的快慢，取決于下列因素 :導(dǎo)軌材料的杭磨性能，表面是否熱處理，兩條導(dǎo)軌的平行度、直線度，比壓大小，潤滑方式等。 采用下述措施可提高導(dǎo)軌的耐磨性 : 導(dǎo)軌材料的選擇 導(dǎo)軌大多用灰鑄鐵或合金鑄鐵材料，耐磨性能好，材料中的石墨起著潤滑、減磨作用。一般選用硬度較高的灰鑄鐵 HT200(硬度 HB170~241)材料的硬度高，耐磨性也會提高。 鑄鐵導(dǎo)軌工作面淬火處理 經(jīng)驗證明，兩