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1、4.3-機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)-導(dǎo)軌設(shè)計(jì)解析本章講授內(nèi)容第一節(jié)主軸組件設(shè)計(jì)第二節(jié)支承件設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第四節(jié)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介第四章機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)(guiderail,slidingguide)◆移置導(dǎo)軌可調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，在機(jī)床中沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如：臥式車床的尾座導(dǎo)軌。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)一、導(dǎo)軌的功用和分類1.功用：承受載荷和導(dǎo)向。承受安裝在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)部件及工件的質(zhì)量和切削力，引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)?！糁鬟\(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌用于刨床、拉床、插齒機(jī)的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌?！暨M(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌用于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。（1）按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分為2.分類及應(yīng)用1）導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的直線度
2、（直線性）或者圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的圓度（真圓性）。導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性影響因素： （1）導(dǎo)軌的幾何精度 （2）結(jié)構(gòu)形式 （3）導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度 （4）油膜剛度 （5）熱變形等導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)2）精度保持性：導(dǎo)軌設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵，也是衡量機(jī)床優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。影響精度保持性的主要因素是磨損，即導(dǎo)軌的耐磨性。剛度不足，影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損。耐磨性——導(dǎo)向精度能否長(zhǎng)期保持。導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求第三節(jié)
3、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)3）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性：保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。影響：使加工表面粗糙度增大；定位運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)，將降低定位精度。影響因素：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值；傳動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等。導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)4）結(jié)構(gòu)工藝性在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。 對(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量。 對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易。導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)二、滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.導(dǎo)軌的截面形狀選擇要使動(dòng)導(dǎo)軌嚴(yán)格按規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，必須限制五個(gè)自由度。因?qū)к壍哪Σ撩鎸挾容^小，故導(dǎo)軌可視為窄定位板
4、。兩個(gè)窄支承平面a、b構(gòu)成一個(gè)定位面，限制3個(gè)自由度窄支承平面c限制2個(gè)自由度①雙矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌制造容易，剛度和承載能力大，安裝調(diào)整方便。但側(cè)導(dǎo)向需用鑲條調(diào)整間隙補(bǔ)償導(dǎo)軌面的磨損。廣泛用于普通精度的中型車床、組合機(jī)床、升降臺(tái)銑床、數(shù)控機(jī)床等。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)②三角形和矩形導(dǎo)軌的組合導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好，制造方便、剛度高。廣泛用于車床、磨床、龍門(mén)銑床、龍門(mén)刨、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鏜床的床身導(dǎo)軌。對(duì)于三角形導(dǎo)軌，減小其頂角α，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性能提高，但承載能力下降。一般機(jī)床取α=900，重型機(jī)床取α≥900，精密機(jī)床和滾齒機(jī)取α<900。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)③雙三角形導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌不需要鑲條調(diào)整間隙，接
5、觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好。但工藝性差，加工、檢驗(yàn)和維修不方便，只能配加工。多用于精密機(jī)床，如絲杠車床、導(dǎo)軌磨床、齒輪磨床等。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)③雙三角形導(dǎo)軌④燕尾形和矩形導(dǎo)軌的組合這組導(dǎo)軌調(diào)整方便，承載力矩大。廣泛用在機(jī)床的橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌中。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)⑤雙燕尾形導(dǎo)軌是一種不用輔助導(dǎo)軌副的閉式導(dǎo)軌。導(dǎo)軌高度小，可承受顛覆力矩。燕尾導(dǎo)軌是過(guò)定位，必須用鑲條調(diào)整摩擦面的間隙。由于結(jié)構(gòu)原因，此導(dǎo)軌剛度差，加工、檢驗(yàn)、維修不方便。用于受力小，結(jié)構(gòu)層數(shù)多，間隙調(diào)整方便處，如牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌、臥式車床的刀架導(dǎo)軌等。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌截面的常用形式凸形
6、導(dǎo)軌–不易存屑、臟物、潤(rùn)滑油，低速使用。凹形導(dǎo)軌–與上相反，高速導(dǎo)軌，需保護(hù)裝置。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)2.導(dǎo)軌間隙的調(diào)整（1）輔助導(dǎo)軌間隙調(diào)整采用壓板調(diào)整輔助導(dǎo)軌面間隙，承受顛覆力矩。圖a：通過(guò)精磨或刮削壓板厚度調(diào)整間隙。圖b：通過(guò)改變墊片層數(shù)和墊片厚度調(diào)整間隙。圖c：通過(guò)壓板和導(dǎo)軌間的平鑲條調(diào)節(jié)間隙。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)（2）矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的間隙調(diào)整圖a、圖b：平鑲條較薄，全長(zhǎng)只由幾個(gè)螺釘調(diào)整間隙，鑲條在幾個(gè)點(diǎn)上受力，因此鑲條易變形，剛度較低。圖c：間隙調(diào)整后，再擰緊緊固螺栓。平鑲條調(diào)整方便。采用鑲條來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)面間隙。鑲條應(yīng)裝在導(dǎo)軌受力較小的一
7、側(cè)，以提高剛度。①平鑲條調(diào)整間隙第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)①平鑲條調(diào)整間隙第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)②斜鑲條調(diào)整間隙調(diào)整方式：將動(dòng)導(dǎo)軌的一面做成與鑲條斜度相同，方向相反的斜面，通過(guò)斜面配合，縱向移動(dòng)鑲條來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌橫向間隙。缺點(diǎn)：螺釘?shù)耐辜绾丸倵l溝槽間的間隙會(huì)引起鑲條在運(yùn)動(dòng)中竄動(dòng)。圖a：用螺釘推動(dòng)鑲條縱向移動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)圖c：將螺釘凸肩變?yōu)閹A柱銷的調(diào)整套，圓柱銷與圓孔配作，通過(guò)配合精度控制鑲條的竄動(dòng)。調(diào)整方便，但縱向尺寸較長(zhǎng)。圖b：用雙螺釘調(diào)節(jié)，能避免鑲條竄動(dòng)，性能較好。滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式——磨粒磨損和咬合磨損；這兩種磨損伴隨發(fā)生，相
