机械制造装备导轨设计.ppt
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第三节导轨设计P171,一、导轨的功用和应满足的基本要求
(一)导轨功能和分类1.功能P171承载、导向功能。
2.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)。
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类型,也是其他类型导轨的基础。
)、滚动导轨、静压导轨、气浮导轨。
3)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。
5)按受力情况开式导轨、闭式导轨P171图348。
(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2.承载能力大,刚度好。
3.精度保持性好(优良的耐磨性)。
4.低速运动的平稳性。
5.结构简单,工艺性好。
所有这些导轨都作直线运动或(和)回转运动,二、滑动导轨的截面形状和间隙的调整,
(一)直线运动导轨截形P1721731.直线运动导轨
(1)矩形导轨承载能力大,制造方便。
但磨损后不能自动补偿间隙。
必须设置间隙调整装置。
(2)三角形导轨(凸形的又称山形导轨,凹形的又称形导轨)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),故其导向性好,但制造较麻烦。
顶角一般为90,小于90可提高导向精度,但摩擦力会增大,所以小顶角用于轻载精密机械;110120时可提高承载能力,所以大顶角用于大型或重型机床。
设计时两斜面的压强要基本相等。
不对称,对称,水平力和垂直力相差较大时采用,(3)燕尾形导轨结构紧凑,高度较小,可承受较大的颠覆力矩,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)。
(4)圆形导轨制造方便。
但磨损后间隙调整困难,故常用于受轴向力为主的场合,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或机械设计手册。
2.圆周运动导轨用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。
(1)平面环形导轨:
结构简单、制造方便,热变形后导轨仍能接触。
能承受较大的轴向力,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,这种导轨摩擦小,精度高,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。
(2)锥面环形导轨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),不能承受较大的颠覆力矩。
导向性比平面好。
(3)V形双锥面导轨导轨能承受轴向和径向载荷和颠覆力矩,制造复杂。
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)。
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。
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。
P173图3-49上面四图凸形导轨副下面四图凹形导轨副,(三)导轨的组合形式(图3-51导轨的组合)1.双三角形导轨(图3-51a)2.双矩形导轨(图3-51b、c)3.矩形和三角形导轨的组合(图3-48)4.矩形和燕尾形导轨的组合,(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。
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P174图352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1厚度,随着表面的磨损,逐次拿掉垫片,压板和导轨之间放平镶条,用带锁紧螺母的螺钉调整。
方便,刚性差,刚性差,应用较少,
(2)镶条(平镶条、斜镶条)P174图353,平镶条的截面形状为平行四边形或矩形,斜镶条,平镶条,用侧面的调整螺钉调整横向位移来调整间隙,螺母锁紧。
镶条易变形,刚性差。
应用较少。
斜镶条,全长厚度变化,以其纵向位移来调整间隙,刚性好,修磨垫,(3)导向调整板三、导轨的结构类型及特点
(一)滑动导轨1.粘贴塑料软带导轨2.金属塑料复合导轨板,3.塑料涂层4.镶刚导轨
(二)静压导轨P177,(三)卸荷导轨P1781.机械卸荷,凹导轨2销32使a处载荷减小。
2.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。
工件质量变化大,可通过节流阀调整卸荷压力;导轨各段压力不均匀,也可通过节流阀调整,3.自动调节气压卸荷导轨,P158图3-113卸荷气垫,(五)导轨的设计1.滑动导轨的设计1)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。
3)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。
4)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。
6)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。
2.滚动导轨的设计(自阅),四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施
(一)合理选择导轨的材料和热处理1.铸铁导轨2.镶刚导轨3.有色金属4.塑料热处理:
高频淬火,电接触淬火。
(二)导轨的预紧,(三)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
(1)人工定期直接加油或用油杯滴油。
用于低速,不重要的导轨。
(2)压力油强制润滑。
(四)争取无磨损、少磨损、均匀磨损,磨损后能补偿磨损量,
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