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各類機床導軌的比較及功能分析) o v& d& j9 S7 K7 W5 @: u5 ^
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設(shè)計者在設(shè)計機床時,，導軌的設(shè)計形式是多種多樣的。人們不禁要問，哪一種導軌是最佳的,。本文闡述的是各種導軌的比較和分析其不同的原因,。
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機床控制元件的運動實現(xiàn)了機床的精密加工，這是手動工具和機床的主要區(qū)別,，下面討論的是機床的控制元件之一——導軌系統(tǒng),。
( [6 ~) A3 P) I/ ` 機床制造者最關(guān)心的莫過于機床的精度，剛性和使用壽命,。對導軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的,，至少在機床制造技術(shù)方面沒有把它放在重要的位置上，在機床樣本,，宣傳廣告上,，最具有吸引力的技術(shù)參數(shù)是：主軸轉(zhuǎn)速、進給速度,、換刀時間和快速進給速度,。當然，這些參數(shù)對機床的性能是很重要的,。但導軌為機床功能的實現(xiàn)奠定了可靠的基礎(chǔ),。. t3 f; e: Y5 l
各種類型的機床工作部件，都是利用控制軸在指定的導軌上運動,，機床設(shè)計者根據(jù)機床的類型和用途選用各種不同形式的導軌系統(tǒng),，用得較為廣泛的有下列三種；即平面導軌,、直線滾動導軌和循環(huán)滾柱與平面導軌的組合所構(gòu)成的滾動體導軌,。當然系統(tǒng)遠不止上述三種形式，還有其它形式的導軌,。
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: m& X; U9 A7 q) ^; S: _7 ^ 導軌的功能/ y. t5 T8 S& n1 _5 V
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盡管導軌系統(tǒng)的形式是多種多樣的,，但工作性質(zhì)都是相同的，機床工作部件在指定導軌系統(tǒng)上移動,，尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛,。無論是機床導軌還是鐵路上的鐵軌,，都是體現(xiàn)如下三種基本功能：) F* t9 b8 E, K* Y
(1)為承載體的運動導向, J9 r& P7 t7 ]" V7 N3 Z
(2)為承載體提供光滑的運動表面2 v- l4 F" b8 q
(3)把火車的運動或機床的切削所產(chǎn)生的力傳到地基或床身上，減少由此產(chǎn)生的沖擊對乘客和被動加工零件的影響,。6 Q9 @ K. F# Q4 g, d& u
沿導軌系統(tǒng)的運動,，大多數(shù)為直線運動，也有少數(shù)為弧線運動,。本文討論的重點是直線導軌系統(tǒng),。當然，直線導軌的很多技術(shù)可以直接應(yīng)用弧形導軌,。
1 b$ f% V$ t7 X, c, A 導軌為什么被稱為“系統(tǒng)”呢,？這是因為導軌系統(tǒng)的工作包含著若干元件的同時工作，最基本的元件為一個運動元件和一個固定元件,。運動元件的形式有多種多樣,，以后將予以詳細介紹，固定元件一般為道軌式,，它是導軌精度的保證,，如果導軌彎曲變形，運動元件或滑動元件便失去精確的導向,。+ }! J4 I2 @" W4 L/ m
機床制造廠都在盡最大的努力,，確保導軌安裝的精確性。導軌被加工前,。導軌和工作部件都已經(jīng)過時效處理,。以消除內(nèi)應(yīng)力。為了保證導軌的精度和延長使用壽命,，刮研是一種常用的工藝方法,。- p" J# V# S6 ~) o6 E5 h- C
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鑲鋼導軌
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機床上最常用的導軌形式是鑲鋼導軌，它的使用已有很長的歷史,。鑲鋼導軌是導軌系統(tǒng)的固定元件,，其截面為矩形。它可水平裝在機床的床身上,，也可以與床身鑄成一體,，分別被稱為鑲鋼式或整體式。鑲鋼式導軌是由鋼制成的,，經(jīng)淬硬和磨削,。硬度在洛氏硬度60度以上、把鑲鋼導軌用螺釘或粘結(jié)劑(環(huán)氧樹脂)貼在機床床身或經(jīng)刮研的立柱配合表面上,，確保導軌獲得最佳的平面度,。這種形式，維修更換方便,、簡單,，很受維修工人的歡迎,。
9 g/ n2 I9 [% d 整體導軌或鑄造導軌，即鋼導軌與底座鑄成一體,，加工后再經(jīng)精磨到要求的尺寸和光潔度,。導軌必須經(jīng)過火焰淬火提高表面硬度，以提高導軌的耐磨性,。床身一般為球墨鑄鐵,，當然球墨鑄鐵的硬度比不上鋼，整體導軌可以重新修理和淬硬,，但更換它幾乎是不可能的,。. Q. q- R9 n7 Z8 G" A) [, q) \2 `
為了實現(xiàn)上述的目的，機床制造者過去的通常做法是：鋼導軌的邊緣設(shè)計有鉤形的“耳朵”,，在澆鑄底座前,，把鋼導軌置于底座的鑄模內(nèi),，再把鐵水澆入鑄模內(nèi),，這樣便把鋼導軌與底座鑄成一體。8 q; q+ b& O1 P, I' T; I
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滑動導軌9 H; M% p* ~ u' u% y
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傳統(tǒng)導軌的發(fā)展,，首先表現(xiàn)在滑動元件和導軌形式上,，滑動導軌的特點是導軌和滑動件之間使用了介質(zhì)，形式的不同在于選擇不同的介質(zhì),。! R, H, w, ]0 E& C, q7 `
液壓被廣泛用于許多導軌系統(tǒng),。靜壓導軌是其中的一種，液壓油在壓力作用下,，進入滑動元件的溝槽,，在導軌和滑動元件之間形成油膜，把導軌和移動元件隔開,，這樣大大減少移動元件的摩擦力,。靜壓導軌對大負荷是極其有效的，對偏心負荷有補償作用,。例如：一個大型的砂型箱在加工時,，正好走到機床行程的末端，負載導軌能夠增大油壓,，使導軌準確地保持著水平負載的狀態(tài),。有的臥式鏜銑床使用這種技術(shù)補償深孔加工時主軸轉(zhuǎn)速的下降。
8 t' e* P! T) Z# ] 利用油作為介質(zhì)的另一種導軌形式是動壓導軌,，動壓導軌與靜壓導軌的不同點是：油不是在壓力下起作用的,，它利用油的粘度來避免移動元件和導軌之間的直接接觸，優(yōu)點是節(jié)省液壓油泵,。# \1 O1 e3 f; S2 T1 ~3 e2 f
空氣也可以用于移動元件和導軌之間的介質(zhì),，它也有兩種形式,，氣動靜壓導軌和氣動動壓導軌，工作原理與液壓導軌相同,。
, Y- X( `# N! T$ h) D5 w0 A1 W 使用比較普通的抗摩擦導軌,，它是在移動元件上安裝一種抗摩擦材料(如聚氯乙烯或青銅混合材料等)，以替代液體介質(zhì),，如油或空氣,。其作用與液體介質(zhì)相似，安裝在移動元件上的抗摩擦材料應(yīng)設(shè)計有油槽,，滿足移動元件和導軌表面之間油潤滑或其它形式潤滑的需要,。
2 Q. s/ \* ^" q1 ?! _ 眾所周知，平面導軌和移動元件之間的接觸面積比較大,，移動元件要作快速微量進給.需要克服移動元件的慣量,，因此將會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。當滾珠絲杠或其它驅(qū)動力推動移動元件移動時,，產(chǎn)生一個輕微粘附阻力,，移動元件開始運動時，由于移動元件處于被抓住的狀態(tài),，出現(xiàn)了輕微的跳動,，導致產(chǎn)生爬行，這種現(xiàn)象對于大的移動影響不大,，而對于微量移動,，就成為一個問題。0 V6 L. t6 _, |: A
可調(diào)性是平面導軌特有的優(yōu)點,，根據(jù)導軌的使用情況,，平面導軌系統(tǒng)至少有一個或一個以上的可調(diào)邊。由于移動元件沿著直線導軌的側(cè)邊移動,，保證移動元件與導軌側(cè)面緊密接觸是極為重要的,。普遍使用調(diào)整的方法是斜鐵，斜鐵位于移動元件和導軌接觸面相對的側(cè)面之間,。形狀為錐形條塊角鐵,，可以精確地調(diào)整，以消除移動部件和導軌之間的間隙,。如果滑動部件或?qū)к壞p,，接觸表面之間的間隙加大，可調(diào)整斜鐵進行補償,。' S5 ]) u, p! B# l7 U
機床制造廠已發(fā)明了斜鐵自動調(diào)整的專利技術(shù),，它的基本原理是使斜鐵保持固定的彈簧壓力，一旦導軌系統(tǒng)被磨損,，斜鐵能自動地消除移動部件與導軌之間的間隙,。/ `% Q. o1 S! A# f$ @3 o- T) y, F
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發(fā)表于 2009-12-14 21:52:25
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