導(dǎo)軌的選型及計算

1、導(dǎo)軌的選型及計算與軌的選型及計算按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(diǎn)及應(yīng)用列于表中.表6-1導(dǎo)軌類型特點(diǎn)及應(yīng)用導(dǎo) 軌 類 型主要特點(diǎn)應(yīng)用滑1,結(jié)構(gòu)簡 單,使用維 修方便.2,普通機(jī)床,未形成完全,動冶金導(dǎo)液體摩擦?xí)r設(shè)備軌低速易爬行上應(yīng)3,磨損大壽 命低,運(yùn)動 精度不穩(wěn)定用普 遍導(dǎo)軌類型主要特點(diǎn)應(yīng) 用滾動 導(dǎo)軌1,運(yùn)動靈敏 度高,低速 運(yùn)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)雜本錢 高,要求良 好的保護(hù)廣 泛 用 于 各 類 精 密 機(jī) 床, 數(shù) 控 機(jī)床,塑料導(dǎo)軌1,動導(dǎo)軌表 面貼塑料軟 帶等與鑄鐵 或

2、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(jī)床 壓強(qiáng) 不大 的導(dǎo) 軌應(yīng) 用日 益廣 泛動壓 導(dǎo)軌1,速度高 (90m/min6 00m/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(hù)方便4,油 膜厚度隨載 荷與速度而 變化.影響 加工精度, 低速重載易要 用 語 速 度 高, 精 度 要 求般 的 機(jī) 床出現(xiàn)導(dǎo)軌面鑲 鋼, 鑲 金 屬 導(dǎo) 軌接觸運(yùn) 動 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,提升導(dǎo) 軌耐磨性

3、, 改善摩擦或 滿足焊接床 身結(jié)構(gòu)需 要.2,在動 導(dǎo)軌上鑲肩 青銅只類的 金屬預(yù)防咬 合磨損,提 高耐磨性, 運(yùn)動平穩(wěn)精 度高鑲鋼 導(dǎo)軌 工藝 復(fù)雜,本錢|oj.常用 于重 型機(jī) 床如 立車,龍門 銃床 的導(dǎo) 軌上靜壓 導(dǎo)軌1,摩擦系數(shù) 很小,驅(qū)動 力小.2,低 速運(yùn)動平穩(wěn) 性好3,承 載水平大, 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(jī)床, 精 密 機(jī)床, 數(shù) 控 機(jī) 床 的 工作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GGB20BAL2P12 940 4 6具體數(shù)據(jù)見?機(jī)械設(shè)計 手冊?9-149 Y 方向初選導(dǎo)軌型號為 GG

4、B20AAL 2P12 1090 4導(dǎo)軌的運(yùn)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 于提升數(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(jī)械的十分之2承載水平大,剛度高.3能實現(xiàn)高速直線運(yùn)動,起瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提升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,保證質(zhì)量,縮短時 問,降低本錢.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)向局部的 長度來確定導(dǎo)軌長度.其公式為：L=H+S+ 1-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L導(dǎo)軌長度H一滑塊的

5、導(dǎo)向面長度S一滑塊行程 l一封閉高度調(diào)節(jié)量S1一滑塊到上死點(diǎn)時,滑塊露出導(dǎo)軌局部的長度S2一滑塊到下死點(diǎn)時,滑塊露出導(dǎo)軌局部的長度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 GGB20BAL2P12 940 4 ,查表9.3-73 1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=10OX 9.8=980NF1=F2=F3=F4=1/4 G1+D =250N1滾動導(dǎo)軌的額定壽命計算公式6為：L= fh f t fc fa Ca/ fwPc K=27166k

6、m式中L 額定壽命kmj；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KNJ;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=100KMfh 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ft=1表6-2溫度系數(shù)工作溫度/0C100100150150200200250ft10. 900. 730. 60fc 接觸系數(shù),查表 6-3;得,c=1表6-3接觸系數(shù)每根導(dǎo)12345軌上的滑塊數(shù)fc1.

7、 000. 810. 720. 660. 61fa 精度系數(shù),查表 6-4;取fa=1.5表6-4精度系數(shù)工作條件fa無外部沖擊或振動的低速運(yùn)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(yùn)動的場合,速度大于 60m/min23.5fw載荷系數(shù),查表6-5;得fw=1表6-5載荷系數(shù)精度等 級2345fw1. 01. 00. 90. 9那么 L=27166Km2壽命時間的計算當(dāng)行程長度f,以h為單位的額定壽命為：L 10327166 103Lh 30592.3h2La n2 60 2 0.74 1 60式中 Lh 壽命時間hL

8、頡后叩kmLa仃程k良Mn2 每分鐘往返次數(shù)那么 Lh 30592.3h工況為：每天開機(jī)6個小時,每年300個工作日,那么預(yù)計壽命年限為：Lh=30592.3/300 X 6=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(jī)床滑動導(dǎo)軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵.灰鑄鐵通常以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 6-6 到所示表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

9、/t不低 于不圖于導(dǎo)軌長度/mm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擬見表 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 帆鈦耐磨鑄鐵 稀土鑄鐵 銘鋁耐磨鑄鐵導(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)HRC2)接觸加熱自冷外表淬火,淬硬深度(0.20.25)mm,顯微硬度6

10、00HMfc右.這種淬火方法主要用于大型鑄件導(dǎo)軌.6.4 導(dǎo)軌的技術(shù)要求6.4.1 外表粗糙度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(diǎn),但勞動強(qiáng)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25mme25mms積內(nèi)的接觸點(diǎn)數(shù)不得少于表 6-8網(wǎng)的規(guī)定.表6-8 刮研導(dǎo)軌面25mn 25mnrt接觸點(diǎn)數(shù) 機(jī)床類別骨動導(dǎo) 移置導(dǎo) 鑲條、壓板軌 軌 滑動面每條導(dǎo)軌寬度/mm25251010in級和in級以2016161212上IV級1612121010V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)軌外表粗糙度應(yīng)到達(dá) 的要求,見表6-9劃.接觸面要求見表6

11、-10劃.表6-9磨削導(dǎo)軌外表粗糙度Ra機(jī)動導(dǎo)軌固定導(dǎo)軌床中小 大型重型中小型大型重型類型型m0.2 0.40.8(0.1 0.2 0.4(級0.4(00.8(00.4)0.2(0.0.4(0 0.2)和.1.205.1m0.2)0.4)0.1)0.2)以上IV0.4(01.6(01.6(0.2(0.0.4(0 0.8(級.2).8)0.8)1).2)0.4)V0.8(01.6(01.6(0.4(0.0.8(01.6(級.4).8)0.8)2).4)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)軌的外表粗糙度應(yīng)降低一級 括號內(nèi)數(shù)值.表6-10 磨削導(dǎo)軌外表的接觸指標(biāo)

12、機(jī)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in級和 田級以 上80707050IV級75606545V級70506040注:1.寬度接觸到達(dá)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(jī)械的精度標(biāo)準(zhǔn).本機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌精度取3級.6.5 導(dǎo)軌設(shè)計和使用考前須知正確合理地設(shè)計和使用滾動直線導(dǎo)軌副,可以提升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盡量預(yù)防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

13、的.因此,必須十分注意避免力矩載荷和偏心載荷.否那么,一局部滾珠承受的載荷,有可能超過計算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提升剛度,減少振動適當(dāng)預(yù)緊可以提升剛度,均化滾動體的受力從而提 高壽命,并在一定程度上提升阻尼.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)緊力有其最正確值.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,使局部滾動體受載過大,造成破壞.因此,如果加 速度較大,應(yīng)采取以下舉措：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