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各類機(jī)床導(dǎo)軌的比較及功能分析
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9 _5 l( @5 c% H 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)形式是多種多樣的,。人們不禁要問,，哪一種導(dǎo)軌是最佳的。本文闡述的是各種導(dǎo)軌的比較和分析其不同的原因,。
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( H# Q0 Z$ T, n7 S5 H 機(jī)床控制元件的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的精密加工,，這是手動(dòng)工具和機(jī)床的主要區(qū)別，下面討論的是機(jī)床的控制元件之一——導(dǎo)軌系統(tǒng),。
4 m& p, H& |% C 機(jī)床制造者最關(guān)心的莫過于機(jī)床的精度,，剛性和使用壽命,。對(duì)導(dǎo)軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的，至少在機(jī)床制造技術(shù)方面沒有把它放在重要的位置上,，在機(jī)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(jìn)給速度,、換刀時(shí)間和快速進(jìn)給速度。當(dāng)然,，這些參數(shù)對(duì)機(jī)床的性能是很重要的,。但導(dǎo)軌為機(jī)床功能的實(shí)現(xiàn)奠定了可靠的基礎(chǔ)。
7 A$ |; z, C# x8 n+ Y 各種類型的機(jī)床工作部件,，都是利用控制軸在指定的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),，機(jī)床設(shè)計(jì)者根據(jù)機(jī)床的類型和用途選用各種不同形式的導(dǎo)軌系統(tǒng)，用得較為廣泛的有下列三種,；即平面導(dǎo)軌,、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和循環(huán)滾柱與平面導(dǎo)軌的組合所構(gòu)成的滾動(dòng)體導(dǎo)軌。當(dāng)然系統(tǒng)遠(yuǎn)不止上述三種形式,，還有其它形式的導(dǎo)軌,。5 r- b9 B* s$ Y2 Q& q+ A- M
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導(dǎo)軌的功能
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盡管導(dǎo)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(jī)床工作部件在指定導(dǎo)軌系統(tǒng)上移動(dòng),，尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛。無論是機(jī)床導(dǎo)軌還是鐵路上的鐵軌,，都是體現(xiàn)如下三種基本功能：3 X, Q4 U2 y$ _$ }7 J, B1 i! Q+ g
(1)為承載體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向3 L3 m# q, W! w9 Q; F" a
(2)為承載體提供光滑的運(yùn)動(dòng)表面; _1 m, w+ k3 A5 u' N( t; n, i
(3)把火車的運(yùn)動(dòng)或機(jī)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(duì)乘客和被動(dòng)加工零件的影響。
/ `; |7 |% e; f 沿導(dǎo)軌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),，大多數(shù)為直線運(yùn)動(dòng),，也有少數(shù)為弧線運(yùn)動(dòng)。本文討論的重點(diǎn)是直線導(dǎo)軌系統(tǒng),。當(dāng)然,，直線導(dǎo)軌的很多技術(shù)可以直接應(yīng)用弧形導(dǎo)軌。
% i: D* T: ]6 x0 _ 導(dǎo)軌為什么被稱為“系統(tǒng)”呢,？這是因?yàn)閷?dǎo)軌系統(tǒng)的工作包含著若干元件的同時(shí)工作,，最基本的元件為一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件和一個(gè)固定元件。運(yùn)動(dòng)元件的形式有多種多樣,，以后將予以詳細(xì)介紹，固定元件一般為道軌式,，它是導(dǎo)軌精度的保證,，如果導(dǎo)軌彎曲變形,，運(yùn)動(dòng)元件或滑動(dòng)元件便失去精確的導(dǎo)向。& {6 ]; u7 a7 b. N
機(jī)床制造廠都在盡最大的努力,，確保導(dǎo)軌安裝的精確性,。導(dǎo)軌被加工前。導(dǎo)軌和工作部件都已經(jīng)過時(shí)效處理,。以消除內(nèi)應(yīng)力,。為了保證導(dǎo)軌的精度和延長(zhǎng)使用壽命，刮研是一種常用的工藝方法,。9 Y6 c& a) ]& r' S( |
+ N- O2 U3 X; t; X8 p 鑲鋼導(dǎo)軌( n+ ]8 f: }0 i% W* N
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機(jī)床上最常用的導(dǎo)軌形式是鑲鋼導(dǎo)軌,，它的使用已有很長(zhǎng)的歷史。鑲鋼導(dǎo)軌是導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件,，其截面為矩形,。它可水平裝在機(jī)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(dǎo)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(dǎo)軌用螺釘或粘結(jié)劑(環(huán)氧樹脂)貼在機(jī)床床身或經(jīng)刮研的立柱配合表面上，確保導(dǎo)軌獲得最佳的平面度,。這種形式,，維修更換方便、簡(jiǎn)單,，很受維修工人的歡迎,。
! b1 p% s) K0 m 整體導(dǎo)軌或鑄造導(dǎo)軌，即鋼導(dǎo)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(dǎo)軌必須經(jīng)過火焰淬火提高表面硬度，以提高導(dǎo)軌的耐磨性,。床身一般為球墨鑄鐵,，當(dāng)然球墨鑄鐵的硬度比不上鋼，整體導(dǎo)軌可以重新修理和淬硬,，但更換它幾乎是不可能的,。; c: \" ~" ?8 [& f$ B
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，機(jī)床制造者過去的通常做法是：鋼導(dǎo)軌的邊緣設(shè)計(jì)有鉤形的“耳朵”,，在澆鑄底座前,，把鋼導(dǎo)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(dǎo)軌與底座鑄成一體,。3 J# M2 S0 u2 L. G7 a x
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滑動(dòng)導(dǎo)軌
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: F+ Y( P5 ^4 m7 ^( p! S! Z 傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展,，首先表現(xiàn)在滑動(dòng)元件和導(dǎo)軌形式上，滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌和滑動(dòng)件之間使用了介質(zhì),，形式的不同在于選擇不同的介質(zhì),。
: Q5 y6 K% \5 ^" e. v( Y 液壓被廣泛用于許多導(dǎo)軌系統(tǒng)。靜壓導(dǎo)軌是其中的一種,，液壓油在壓力作用下,，進(jìn)入滑動(dòng)元件的溝槽，在導(dǎo)軌和滑動(dòng)元件之間形成油膜,，把導(dǎo)軌和移動(dòng)元件隔開,，這樣大大減少移動(dòng)元件的摩擦力。靜壓導(dǎo)軌對(duì)大負(fù)荷是極其有效的,，對(duì)偏心負(fù)荷有補(bǔ)償作用,。例如：一個(gè)大型的砂型箱在加工時(shí)，正好走到機(jī)床行程的末端,，負(fù)載導(dǎo)軌能夠增大油壓,，使導(dǎo)軌準(zhǔn)確地保持著水平負(fù)載的狀態(tài)。有的臥式鏜銑床使用這種技術(shù)補(bǔ)償深孔加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速的下降,。2 B Q( _+ C R$ J; f2 H
利用油作為介質(zhì)的另一種導(dǎo)軌形式是動(dòng)壓導(dǎo)軌,，動(dòng)壓導(dǎo)軌與靜壓導(dǎo)軌的不同點(diǎn)是：油不是在壓力下起作用的，它利用油的粘度來避免移動(dòng)元件和導(dǎo)軌之間的直接接觸,，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省液壓油泵,。
5 o; O l9 Q# \/ S9 m: o* @5 R 空氣也可以用于移動(dòng)元件和導(dǎo)軌之間的介質(zhì)，它也有兩種形式,，氣動(dòng)靜壓導(dǎo)軌和氣動(dòng)動(dòng)壓導(dǎo)軌,，工作原理與液壓導(dǎo)軌相同。
3 b, W8 g8 w/ b& ~6 [% K 使用比較普通的抗摩擦導(dǎo)軌,，它是在移動(dòng)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(dòng)元件上的抗摩擦材料應(yīng)設(shè)計(jì)有油槽，滿足移動(dòng)元件和導(dǎo)軌表面之間油潤(rùn)滑或其它形式潤(rùn)滑的需要,。/ a. O( P3 o! z
眾所周知,，平面導(dǎo)軌和移動(dòng)元件之間的接觸面積比較大，移動(dòng)元件要作快速微量進(jìn)給.需要克服移動(dòng)元件的慣量,，因此將會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,。當(dāng)滾珠絲杠或其它驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)移動(dòng)元件移動(dòng)時(shí),，產(chǎn)生一個(gè)輕微粘附阻力，移動(dòng)元件開始運(yùn)動(dòng)時(shí),，由于移動(dòng)元件處于被抓住的狀態(tài),，出現(xiàn)了輕微的跳動(dòng),，導(dǎo)致產(chǎn)生爬行,，這種現(xiàn)象對(duì)于大的移動(dòng)影響不大，而對(duì)于微量移動(dòng),，就成為一個(gè)問題,。
! R) w3 B/ O8 F2 q$ j# \ ~ 可調(diào)性是平面導(dǎo)軌特有的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)軌的使用情況,，平面導(dǎo)軌系統(tǒng)至少有一個(gè)或一個(gè)以上的可調(diào)邊,。由于移動(dòng)元件沿著直線導(dǎo)軌的側(cè)邊移動(dòng)，保證移動(dòng)元件與導(dǎo)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(dòng)元件和導(dǎo)軌接觸面相對(duì)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(dòng)部件和導(dǎo)軌之間的間隙。如果滑動(dòng)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(jìn)行補(bǔ)償。 t. v+ E0 _3 H
機(jī)床制造廠已發(fā)明了斜鐵自動(dòng)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(dǎo)軌系統(tǒng)被磨損，斜鐵能自動(dòng)地消除移動(dòng)部件與導(dǎo)軌之間的間隙,。
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發(fā)表于 2009-12-14 21:52:25
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