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浅析滑动导轨的结构设计

作者:利发88 来源:本站原创 日期:2020-03-03 10:47 点击: 

  浅析滑动导轨的结构设计 摘要:目前来看,滑动导轨在机床导轨中仍然占有相当大的比重,滑动导轨的设计关系着机床加工的质量、效率等等各个方面,而结构设计又是整个设计中最主要的部分。本文就导轨的结构设计问题作粗浅的探索。 关键词:滑动导轨 形状 间隙 动压效应 引言: 机床两导轨面间的摩擦是滑动摩擦的称为滑动导轨。它具有构造简单,制造方便,承载能力强,刚性好,抗振性良好,对几何形状误差不敏感等优点;其缺点是磨损比较快,难以保持精度,摩擦阻力大,运动灵活性较差,动、静摩擦系数差别大,易产生爬行等。滑动导轨广泛应用于各类机床,作为进给导轨。 ...

  浅析滑动导轨的结构设计 摘要:目前来看,滑动导轨在机床导轨中仍然占有相当大的比重,滑动导轨的设计关系着机床加工的质量、效率等等各个方面,而结构设计又是整个设计中最主要的部分。本文就导轨的结构设计问题作粗浅的探索。 关键词:滑动导轨 形状 间隙 动压效应 引言: 机床两导轨面间的摩擦是滑动摩擦的称为滑动导轨。它具有构造简单,制造方便,承载能力强,刚性好,抗振性良好,对几何形状误差不敏感等优点;其缺点是磨损比较快,难以保持精度,摩擦阻力大,运动灵活性较差,动、静摩擦系数差别大,易产生爬行等。滑动导轨广泛应用于各类机床,作为进给导轨。 设计导轨时应合理地确定导轨的形状机构和外形尺寸,正确选择截面的形状、组合方法和材料,同时还应采用必要的防护、卸载、和减小摩擦的措施。 1.直线运动滑动导轨的截面形状 直线运动滑动导轨的截面形状主要有矩形,燕尾形、三角形及圆形四种,并且可以相互组合。一对导 轨副由一凸一凹两种导轨构成。凸形导轨一般不容易积存较大切屑等脏物,但是也不容易储存润滑油,适用于不宜防护、速度较低的进给运动导轨。凹形导轨容易存留润滑油,可用于进给导轨和主运动导轨(龙门刨床的床身导轨),但必须有很好地防护,以免切屑和灰尘等脏物落入导轨。 下面简要介绍几种导轨: 1.1 矩形导轨 矩形导轨有结构简单,刚度高,当量摩擦系数低,导轨面较宽,承载能力大,刚度高,维修方便等特点,因此广泛应用于各种机床,特别是数控机床。滑动导轨的主要形式是双矩形,动导轨贴塑料软带。 矩形导轨存在侧向间隙,需有调整间隙装置,常用镶条进行调整。导轨水平和垂直方向上的位置相互之间没有关系,当调整一个方向的位置时,另一个方向上的位置不会受到影响,所以矩形导轨的安装和调整都比较容易。由于矩形的形状特点,矩形导轨的导向精度不是很高,而且磨损后很难形成自动补偿。由于矩形导轨的接触面积较大,导轨受到的压强较小。同等强度下,对导轨材料的要求较小。 1.2 三角形导轨 三角形导轨的导轨尖顶朝上,该导轨在磨损后, 能够在重力作用下下沉,故能实现自动补偿,所以导向精度较高,但压板面仍需有间隙调整装置。考虑到载荷大小及导向要求,它的截面角度一般为 90。当导轨上收到的力在两个导轨面上的分力相差很大时,采用对称的三角形会使导轨受力不均,导轨的寿命降低,此时应使用不对称三角形,以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。由于超定位,加工、检验和维修都比较困难,而且当量摩擦系数也较高,在导轨的材料、载荷、宽度相同的情况下,三角形导轨的摩擦阻力和接触变形都比矩形导轨大。 此外,导轨水平与垂直方向误差相互影响,给制造、检验和修理带来困难。因此,三角形导轨多用于精度要求较高的机床(如单柱坐标镗床)。 1.3 燕尾形导轨 此类导轨磨损后不能自动补偿间隙,需用一根镶条调节各接触面的间隙。两燕尾面起压板面作用,能够承受较大的颠覆力矩,结构紧凑,高度较小,是闭式导轨中接触面最少的一种结构。但刚度较差,摩擦力较大,加工、检验和维修都不方便。用于运动速度不高、受力小、层次多、高度尺寸受到限制、要求间隙调整方便的场合(如车床刀架导轨)。 1.4 圆形导轨 圆形导轨制造方便,不易积存较大的切屑,可达到精密配合,但磨损后很难调整和补偿间隙。圆形导轨有直线运动和转动两个自由度,若要限制转动,可在圆柱表面开键槽或加工出平面,但不能承受大的扭矩,亦可采用双圆柱导轨,圆柱导轨用于承受轴向载荷的场合。 2.导轨间隙的调整 为保证导轨正常工作,导轨滑动表面之间应保持适当的间隙,间隙的大小对机床的工作性能有相当大的影响。间隙过小,会增加摩擦阻力,操作费力而且磨损速度快;间隙过大,会降低导向精度还可能会产生振动。导轨的间隙在装配过程中应仔细调整,而且导轨经长时间使用后,会增大间隙,需要不断重新调整,为此常用压板和镶条来调整。 矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙,在垂直方向上,一般采用下压板调整它的底面间隙。燕尾形导轨的间隙只用一根斜镶条调整,三角形导轨的上滑动面能自动补偿,下滑动面的间隙调整和矩形导轨的下压板调整底面间隙相同。圆形导轨的间隙不能调整。 3.滑动导轨的动压效应 大多数普通滑动导轨出于具有一定动压效应的混 合摩擦状态,但是动压效应还不足以把导轨面隔开,所以大多数的普通滑动导轨希望增大动压效应,这样才能有利于导轨的工作。普通滑动导轨的动压效应与润滑油的性质、导轨的相对滑动速度和导轨面的形状设计等有关。润滑油的粘度越高、导轨的相对滑动速度越大、导轨面易于储存润滑油,动压效应更明显。 导轨的宽度 B 和长度 L 之比 B/L 的值越大,润滑油越不容易侧滑,越容易储存润滑油。相反,B/L 的值越小,则越不容易存储油。为此,常常在导轨上加工横向的油沟,来帮助储存油。 作者简介:党成龙(1994-),男,汉族,山东省临沂市人,本科在读,机械工程 ,研究方向:机械设计。

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