導(dǎo)軌的選型及計算[共4頁]

1、導(dǎo)軌的選型及計算按結(jié)構(gòu)特點和摩擦特性劃分的導(dǎo)軌類型見表6-15,各類導(dǎo)軌的主要特點及應(yīng)用列于表中。表6-1 導(dǎo)軌類型特點及應(yīng)用導(dǎo)軌類型主要特點應(yīng)用導(dǎo)軌類型主要特點應(yīng)用滑動導(dǎo)軌1, 結(jié)構(gòu)簡單,使用維修方便。2,未形成完全液體摩擦?xí)r低速易爬行 3,磨損大壽命低,運動精度不穩(wěn)定普通機床,冶金設(shè)備上應(yīng)用普遍滾動導(dǎo)軌1,運動靈敏度高,低速運動平穩(wěn)性好,定位精度高。2,精度保持性好,磨損少,壽命長。3,剛性和抗振性差,結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高,要求良好的保護廣泛用于各類精密機床,數(shù)控機床,紡織機械等塑料導(dǎo)軌1,動導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵 或鋼導(dǎo)軌搭配,摩擦系數(shù)小,且動靜摩擦系數(shù)搭配,不易爬行,抗摩擦性能好。2,貼

2、塑工藝簡單。3,剛度較低,耐熱性差容易蠕變主要應(yīng)用與中大型機床壓強不大的導(dǎo)軌應(yīng)用日益廣泛動壓導(dǎo)軌1,速度高(90m/min600m/min),形成液體摩擦2,阻尼大,抗陣性好 3,結(jié)構(gòu)簡單,不需復(fù)雜供油系統(tǒng),使用維護方便4,油膜厚度隨載荷與速度而變化。影響加工精度,低速重載易出現(xiàn)導(dǎo)軌面接觸主要用語速度高,精度要求一般的機床主運動導(dǎo)軌鑲鋼,鑲金屬導(dǎo)軌1,在支撐導(dǎo)軌上鑲裝有一定硬度的不鋼板或鋼帶,提高導(dǎo)軌耐磨性,改善摩擦或滿足焊接床身結(jié)構(gòu)需要。2,在動導(dǎo)軌上鑲有青銅只類的金屬防止咬合磨損,提高耐磨性,運動平穩(wěn)精度高鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜,成本高。常用于重型機床如立車,龍門銑床的導(dǎo)軌上靜壓導(dǎo)軌1,摩擦系數(shù)

3、很小,驅(qū)動力小。2,低速運動平穩(wěn)性好 3,承載能力大,剛性,吸陣性好4,需要一套液壓裝置,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)整困難各種大型,重型機床,精密機床,數(shù)控機床的工作臺6.1 初選導(dǎo)軌型號及估算導(dǎo)軌長度X方向初選導(dǎo)軌型號為 6具體數(shù)據(jù)見機械設(shè)計手冊9-149 Y方向初選導(dǎo)軌型號為導(dǎo)軌的運動條件為常溫,平穩(wěn),無沖擊和震動為何選用滾動直線導(dǎo)軌副：1）滾動直線導(dǎo)軌副動靜摩擦力之差很小,摩擦阻力小,隨動性極好。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率小,只相當(dāng)普通機械的十分之一。2）承載能力大,剛度高。3）能實現(xiàn)高速直線運動,起瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高10倍。4）采用滾動直線導(dǎo)軌副可簡化設(shè)計,制造和裝配工作,保

4、證質(zhì)量,縮短時間,降低成本。導(dǎo)軌的長度：由于導(dǎo)軌長度影響工作臺的工作精度和高度,一般可根據(jù)滑塊導(dǎo)向部分的長度來確定導(dǎo)軌長度。其公式為：L=H+S+l-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L導(dǎo)軌長度H滑塊的導(dǎo)向面長度S滑塊行程l封閉高度調(diào)節(jié)量S1滑塊到上死點時,滑塊露出導(dǎo)軌部分的長度S2滑塊到下死點時,滑塊露出導(dǎo)軌部分的長度6.2 計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命X方向的導(dǎo)軌計算X方向初選導(dǎo)軌型號為,查表9.3-731得,這種導(dǎo)軌的額定動,靜載荷分別為Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。4個滑塊的載荷按表9.3-48序號1的載荷計算式計算。其中工作臺的最大重量為:G

5、=1009.8=980NF1=F2=F3=F4=1/4（G1+F）=250N1)滾動導(dǎo)軌的額定壽命計算公式6為：L=（fh ft fc fa Ca/ fwPc）K=27166km式中 L額定壽命（km）； Ca額定動載荷（KN）； P當(dāng)量動載荷（KN）； Fmax受力最大滑塊所受的載荷（KN）； Z導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)；指數(shù),當(dāng)導(dǎo)軌體為滾珠時,=3；當(dāng)為滾柱時=10/3；K額定壽命單位（KM）,滾珠時,K=50KM；滾柱時,K=100KM；fh 硬度系數(shù)；fh （滾道實際硬度（HRC）。由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定,滾道硬度不得低于58HRC,故通?？扇h =1ft 溫度系數(shù),查表6-27,得=1表6-2

6、 溫度系數(shù)工作溫度/1001501502002002501090073060fc接觸系數(shù),查表6-3；得=1表6-3 接觸系數(shù)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)12345100081072066061fa精度系數(shù),查表6-4；取=1.5表6-4 精度系數(shù)工作條件無外部沖擊或振動的低速運動的場合,速度小于15m/min11.5無明顯沖擊或振動的場合,速度為1560m/min1.52有外部沖擊或高速運動的場合,速度大于60m/min23.5fw載荷系數(shù),查表6-5；得=1表6-5 載荷系數(shù)精度等級234510100909 則L=27166Km2)壽命時間的計算當(dāng)行程長度一定,以h為單位的額定壽命為：式中 壽命時間

7、（h） L額定壽命（km） La行程長度（m） 每分鐘往返次數(shù)則工況為：每天開機6個小時,每年300個工作日,則預(yù)計壽命年限為：Lh=30592.3/3006=16.9年同理求出Y方向滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命：L=26340.1kmLh=25230h=14年6.3導(dǎo)軌材料與熱處理機床滑動導(dǎo)軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵?；诣T鐵通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌,以HT150或HT200做動導(dǎo)軌。JB/T3997-1994標(biāo)準(zhǔn)對普通灰鑄鐵導(dǎo)軌的硬度要求如表6-610所示表6-6 灰鑄鐵導(dǎo)軌硬度要求硬度要求(HBS)硬度不均勻性(HBS)導(dǎo)軌長度/mm導(dǎo)軌鑄件重量/t不低于不高于導(dǎo)軌長度/m

8、m硬度差不超過2500-190255250025250031802412500355175241由幾何件連接的導(dǎo)軌4510165241常用耐磨鑄鐵與普通鑄鐵耐磨性比較見表6-78表6-7 常用耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵名稱耐磨性高于普通鑄鐵倍數(shù)磷銅鈦耐磨鑄鐵1.52高磷耐磨鑄鐵1釩鈦耐磨鑄鐵12稀土鑄鐵1鉻鉬耐磨鑄鐵1導(dǎo)軌熱處理:一般重要的導(dǎo)軌,鑄件粗加工后進(jìn)行一次時效處理,高精度導(dǎo)軌鑄件半精加工后還需進(jìn)行第二次時效處理。常用導(dǎo)軌淬火方法有:1)中頻淬火,淬硬層深度(12)mm。硬度(4550)HRC。2)接觸加熱自冷表面淬火,淬硬深度(0.20.25)mm,顯微硬度600HM左右。這種淬火方法主要用于

9、大型鑄件導(dǎo)軌。6.4導(dǎo)軌的技術(shù)要求6.4.1表面粗糙度1)刮研導(dǎo)軌 刮研導(dǎo)軌具有接觸好、變形小、可以存油、外觀美等特點,但勞動強度大、生產(chǎn)率低。主要用于高精度導(dǎo)軌。刮研導(dǎo)軌軌面每25mm25mm面積內(nèi)的接觸點數(shù)不得少于表6-89的規(guī)定。表6-8 刮研導(dǎo)軌面25mm25mm內(nèi)接觸點數(shù)機床類別滑動導(dǎo)軌移置導(dǎo)軌鑲條、壓板滑動面每條導(dǎo)軌寬度mm250250100100級和級以上2016161212級1612121010級1088662)導(dǎo)軌 生產(chǎn)率高,是加工淬硬導(dǎo)軌唯一方法,磨削導(dǎo)軌表面粗糙度應(yīng)達(dá)到的要求,見表6-910。接觸面要求見表6-1010。表6-9 磨削導(dǎo)軌表面粗糙度Ra機床類型動導(dǎo)軌固定導(dǎo)

10、軌中小型大型重型中小型大型重型級和級以上0.20.4(0.10.2)0.40.8(0.20.4)0.8(0.4)0.10.2(0.050.1)0.20.4(0.10.2)0.4(0.2)級0.4(0.2)1.6(0.8)1.6(0.8)0.2(0.1)0.4(0.2)0.8(0.4)級0.8(0.4)1.6(0.8)1.6(0.8)0.4(0.2)0.8(0.4)1.6(0.8)注:1.滑動速度大于0.5時,粗糙度應(yīng)降低一級(括號內(nèi)數(shù)值)。2.淬硬導(dǎo)軌的表面粗糙度應(yīng)降低一級(括號內(nèi)數(shù)值)。表6-10 磨削導(dǎo)軌表面的接觸指標(biāo)(%)機床類型滑(滾)動導(dǎo)軌移置導(dǎo)軌全長上全寬上全長上全寬上級和級以上8

11、0707050級75606545級70506040注:1.寬度接觸達(dá)到要求后,方能作長度的評定。2.鑲條按相配導(dǎo)軌接觸指標(biāo)檢驗。6.4.2幾何精度導(dǎo)軌的幾何精度主要是指導(dǎo)軌的直線度和導(dǎo)軌間的平行度,垂直度等。具體相關(guān)的幾何精度參閱有關(guān)機械的精度標(biāo)準(zhǔn)。本機構(gòu)導(dǎo)軌精度取3級。6.5導(dǎo)軌設(shè)計和使用注意事項正確合理地設(shè)計和使用滾動直線導(dǎo)軌副,可以提高耐用度和精度保持性,減少維修和保養(yǎng)時間。為此,應(yīng)注意如下事項:1)盡量避免力矩和偏心載荷的作用 滾動直線導(dǎo)軌副樣本中給出的額定動,靜載荷,都是在各個滾珠受載均勻的理想狀態(tài)下算出的。因此,必須十分注意避免力矩載荷和偏心載荷。否則,一部分滾珠承受的載荷,有可能

12、超過計算Ca值時確定的許用接觸應(yīng)力,導(dǎo)致過早的疲勞破壞或產(chǎn)生壓痕并出現(xiàn)振動,噪聲,降低移動精度等現(xiàn)象。2)提高剛度,減少振動 適當(dāng)預(yù)緊可以提高剛度,均化滾動體的受力從而提高壽命,并在一定程度上提高阻尼。但是預(yù)緊力過大會增加導(dǎo)軌副的摩擦阻力,增加發(fā)熱,降低使用壽命。因此預(yù)緊力有其最佳值。滾動支承的阻尼較小,因此要盡可能使它承受恒定的載荷。有過大的振動和沖擊載荷的場合不宜應(yīng)用直線滾動導(dǎo)軌副。為了減少振動,可以在移動的工作臺上加裝減振裝置。條件許可時可安裝鎖緊裝置,加工時把不移動的工作臺固定。3)降低加速度的影響 直線滾動導(dǎo)軌副的移動速度可以高達(dá)600m/min。起動和停止時,將產(chǎn)生一個力矩,使部分滾動體受載過大,造成破壞。因此,如果加速度較大,應(yīng)采取以下措施:減輕被移動物體的質(zhì)量,降低物體的重心,采取多級制動以降低加速度,在啟動和制動時,增加阻尼裝置等。4）導(dǎo)軌防護固定保護：利