1、第三节第三节 导轨设计导轨设计 P171一、导轨的功用和应满足的基本要求一、导轨的功用和应满足的基本要求（一）导轨功能（一）导轨功能 和分类和分类 1.功能功能 P171 承载、导向功能。承载、导向功能。2.导轨的种类导轨的种类1）按运动形式直线导轨（直线运动导轨）、圆导轨（回转运动导轨）。）按运动形式直线导轨（直线运动导轨）、圆导轨（回转运动导轨）。2）按摩擦性质滑动导轨（滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的）按摩擦性质滑动导轨（滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的 类型，也是其他类型导轨的基础。）类型，也是其他类型导轨的基础。）、滚动导轨、滚动导轨、静压导轨、气浮导轨。静压导轨、气浮导轨。3）按导
2、轨材料铸铁导轨、钢导轨、塑料导轨。）按导轨材料铸铁导轨、钢导轨、塑料导轨。4）按工作性质主运动导轨、进给运动导轨、调整运动导轨。）按工作性质主运动导轨、进给运动导轨、调整运动导轨。5）按受力情况开式导轨、闭式导轨）按受力情况开式导轨、闭式导轨 P171图图348。（二）导轨应满足的要求（二）导轨应满足的要求 P172：1.表面具有高的导向精度，直线度或圆柱度表面具有高的导向精度，直线度或圆柱度2.承载能力大，刚度好。承载能力大，刚度好。3.精度保持性好（优良的耐磨性）。精度保持性好（优良的耐磨性）。4.低速运动的平稳性。低速运动的平稳性。5.结构简单，工艺性好。结构简单，工艺性好。所有这些导轨
3、都作直线运动或（和）回转运动所有这些导轨都作直线运动或（和）回转运动二二 、滑动导轨的截面形状和间隙的调整滑动导轨的截面形状和间隙的调整（一）直线运动导轨截形（一）直线运动导轨截形 P1721731.直线运动导轨直线运动导轨（1）矩形导轨矩形导轨承载能力大，制造方便。承载能力大，制造方便。但但磨损后不能自动补偿间隙磨损后不能自动补偿间隙。必须设置。必须设置 间隙调整装置。间隙调整装置。（2）三角形导轨）三角形导轨（凸形的又称山形导轨，凹形的又称（凸形的又称山形导轨，凹形的又称形形导轨）导轨）具有自动补偿磨损的能力（磨损后，会自动下沉，不会具有自动补偿磨损的能力（磨损后，会自动下沉，不会产生间隙
4、），故其产生间隙），故其导向性好，但制造较麻烦。导向性好，但制造较麻烦。顶角一般为顶角一般为90，小于，小于90可提高导向精度，但摩擦力会可提高导向精度，但摩擦力会增大，所以增大，所以小顶角用于轻载精密机械；小顶角用于轻载精密机械；110 120时可提时可提高承载能力，所以高承载能力，所以大顶角用于大型或重型机床大顶角用于大型或重型机床。设计时两。设计时两斜面的压强要基本相等。斜面的压强要基本相等。不不对称对称对称对称水平力和垂直力相差较大时采用水平力和垂直力相差较大时采用（3）燕尾形导轨）燕尾形导轨 结构紧凑，高度较小，可承受较大的颠覆力矩，结构紧凑，高度较小，可承受较大的颠覆力矩，但刚度差
5、，制造较麻烦，不能自动补偿间隙，但刚度差，制造较麻烦，不能自动补偿间隙，（必须有消除间隙装置）。一般用于受力小、速（必须有消除间隙装置）。一般用于受力小、速度较低且导向精度要求不高的导轨，特别适用于度较低且导向精度要求不高的导轨，特别适用于多层次移动部件中（如车床刀架）。多层次移动部件中（如车床刀架）。（4）圆形导轨）圆形导轨 制造方便。制造方便。但磨损后间隙调整困难，故但磨损后间隙调整困难，故常用于受轴向力为常用于受轴向力为主主的场合，如拉床、钻床的主轴、镗床主轴和导的场合，如拉床、钻床的主轴、镗床主轴和导向套组成的导轨副。如不允许有转动，可在表面向套组成的导轨副。如不允许有转动，可在表面开
6、键槽或作出平面。不多用。开键槽或作出平面。不多用。以上四种截面形状已标准化，设计时可参看机床标准以上四种截面形状已标准化，设计时可参看机床标准或机械设计手册。或机械设计手册。2.圆周运动导轨圆周运动导轨 用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。（1）平面环形导轨：）平面环形导轨：结构简单、制造方便，结构简单、制造方便，热变形后导轨仍能接触。热变形后导轨仍能接触。能承受较大的轴向力，能承受较大的轴向力，不能承受径向力，不能承受径向力，必须与轴联合使用，必须配有工作台心轴轴承。此外，必须与轴联合使用，必须配有工作台心轴轴承。此外，这种导轨这种导轨摩擦小，精度高，摩擦小，
7、精度高，适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床，适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床，如滚齿机、立车导轨等大直径工作台或转台，用得较多。如滚齿机、立车导轨等大直径工作台或转台，用得较多。（2）锥面环形导轨）锥面环形导轨 能承受轴向和径向载荷，但制造较困难能承受轴向和径向载荷，但制造较困难（保持锥面和主轴的同心度较困难）（保持锥面和主轴的同心度较困难）,不能承不能承受较大的颠覆力矩受较大的颠覆力矩。导向性比平面好。导向性比平面好。（3）V形双锥面导轨形双锥面导轨导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩，制造导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩，制造复杂。复杂。不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导
8、轨副与凹形导轨不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导轨副与凹形导轨副（按固定导轨的凹凸情况）。副（按固定导轨的凹凸情况）。凸形导轨副不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速凸形导轨副不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速移动的场合。移动的场合。凹形导轨副能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合，凹形导轨副能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合，但必须有充分的防护措施。但必须有充分的防护措施。P173 图图 3-49 上面四图上面四图 凸形导轨副凸形导轨副 下面四图下面四图 凹形导轨副凹形导轨副(三)导轨的组合形式(图3-51导轨的组合)1.双三角形导轨（图双三角形导轨（图3-51a）2.双矩形
9、导轨（图双矩形导轨（图3-51b、c）3.矩形和三角形导轨的组合矩形和三角形导轨的组合(图图3-48)4.矩形和燕尾形导轨的组合矩形和燕尾形导轨的组合（四）导轨间隙的调整（四）导轨间隙的调整 矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。常用结构：压板（调整垂直方向的间隙）、镶条（调整侧向间隙）常用结构：压板（调整垂直方向的间隙）、镶条（调整侧向间隙）（1）压板）压板 P174 图图352 压板的作用：调整间隙、承受颠覆力矩。压板的作用：调整间隙、承受颠覆力矩。a)c)b)磨e或d面改变垫片改变垫片1厚度，厚度，随着表面的磨损，随着表面的磨损，逐次拿掉垫片逐次拿掉
10、垫片压板和导轨之间放平镶压板和导轨之间放平镶条，用带锁紧螺母的螺条，用带锁紧螺母的螺钉调整。钉调整。方便，刚性差方便，刚性差刚性差，应用较少刚性差，应用较少（2）镶条（平镶条、斜镶条）镶条（平镶条、斜镶条）P174 图图353平镶条的截面形状平镶条的截面形状为为平行四边形或矩形平行四边形或矩形斜镶条斜镶条平镶条平镶条用用侧面的调整螺钉调整横向位移来侧面的调整螺钉调整横向位移来调整间隙，螺母锁紧。调整间隙，螺母锁紧。镶条易变形，镶条易变形，刚性差。刚性差。应用较少。应用较少。斜镶条，全长厚度变化，斜镶条，全长厚度变化，以其纵向位移来调整间隙，以其纵向位移来调整间隙，刚性好刚性好修磨垫修磨垫（3）
11、导向调整板）导向调整板三、导轨的结构类型及特点三、导轨的结构类型及特点(一一)滑动导轨滑动导轨1.粘贴塑料软带导轨粘贴塑料软带导轨2.金属塑料复合导轨板金属塑料复合导轨板3.塑料涂层塑料涂层4.镶刚导轨镶刚导轨(二二)静压导轨静压导轨 P177(三)卸荷导轨 P1781.机械卸荷凹导轨凹导轨2销销32使使a处载荷减小。处载荷减小。2.液压卸荷导轨液压卸荷导轨 运动导轨面上开纵向油腔（其面积比静压导轨小），压力运动导轨面上开纵向油腔（其面积比静压导轨小），压力油作用于油腔面，产生向上的浮力，分担工作台的部分外载，起油作用于油腔面，产生向上的浮力，分担工作台的部分外载，起到了卸荷作用。到了卸荷作用
12、。工件质量变化大，工件质量变化大，可通过节流阀调整卸荷可通过节流阀调整卸荷压力；导轨各段压力不压力；导轨各段压力不均匀，也可通过节流阀均匀，也可通过节流阀调整调整3.自动调节气压卸荷导轨自动调节气压卸荷导轨P158 图图3-113 卸荷气垫卸荷气垫(五五)导轨的设计导轨的设计1.滑动导轨的设计滑动导轨的设计1)选择滑动导轨的类型和截面形状选择滑动导轨的类型和截面形状2)根据机床工作条件、使用性能，选择出合适的导轨根据机床工作条件、使用性能，选择出合适的导轨类型。再依照导向精度和定位精度、加工工艺性、类型。再依照导向精度和定位精度、加工工艺性、要保证的结构刚度，确定出导轨的截面形状。要保证的结构
13、刚度，确定出导轨的截面形状。3)选择合适的导轨材料、热处理方法，保证导轨耐磨选择合适的导轨材料、热处理方法，保证导轨耐磨性和使用寿命。性和使用寿命。4)进行滑动导轨的结构设计和计算，主要有导轨的受进行滑动导轨的结构设计和计算，主要有导轨的受力分析、压强计算、验算磨损量和确定合理的结构力分析、压强计算、验算磨损量和确定合理的结构尺寸。可查阅有关的设计手册。尺寸。可查阅有关的设计手册。5)设计导轨调整间隙装置和补偿方法。设计导轨调整间隙装置和补偿方法。6)设计润滑、防护系统装置。设计润滑、防护系统装置。7)制定出导轨制造加工、装配的技术要求。制定出导轨制造加工、装配的技术要求。2.滚动导轨的设计滚
14、动导轨的设计(自阅自阅)四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施(一一)合理选择导轨的材料和热处理合理选择导轨的材料和热处理 1.铸铁导轨铸铁导轨 2.镶刚导轨镶刚导轨 3.有色金属有色金属 4.塑料塑料热处理：热处理：高频淬火，电接触淬火。高频淬火，电接触淬火。(二二)导轨的预紧导轨的预紧(三三)导轨的良好润滑和可靠防护导轨的良好润滑和可靠防护用刮片（毛毡、牛皮、人造橡皮）金属盖钢带滚桶固定式用于短导轨金属层防护罩导轨的润滑导轨的润滑 （1）人工定期直接加油或用油杯滴油。）人工定期直接加油或用油杯滴油。用于低速，不重要的导轨。用于低速，不重要的导轨。（2）压力油强制润滑。）压力油强制润滑。(四四)争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后能补偿磨损量争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后能补偿磨损量
