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各類機床導(dǎo)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(dǎo)軌的設(shè)計形式是多種多樣的,。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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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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)然,，這些參數(shù)對機床的性能是很重要的,。但導(dǎo)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(dǎo)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(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)成的滾動體導(dǎo)軌。當(dāng)然系統(tǒng)遠不止上述三種形式,，還有其它形式的導(dǎo)軌,。
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: m& X; U9 A7 q) ^; S: _7 ^ 導(dǎo)軌的功能/ y. t5 T8 S& n1 _5 V
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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,，機床工作部件在指定導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(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。
1 b$ f% V$ t7 X, c, A 導(dǎo)軌為什么被稱為“系統(tǒng)”呢,？這是因為導(dǎo)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(dǎo)軌精度的保證,，如果導(dǎo)軌彎曲變形,，運動元件或滑動元件便失去精確的導(dǎo)向。+ }! J4 I2 @" W4 L/ m
機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)過時效處理。以消除內(nèi)應(yīng)力,。為了保證導(dǎo)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(dǎo)軌
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機床上最常用的導(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,、簡單，很受維修工人的歡迎,。
9 g/ n2 I9 [% d 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,。. 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(dǎo)軌的邊緣設(shè)計有鉤形的“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,。8 q; q+ b& O1 P, I' T; I
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滑動導(dǎo)軌9 H; M% p* ~ u' u% y
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傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展,，首先表現(xiàn)在滑動元件和導(dǎo)軌形式上，滑動導(dǎo)軌的特點是導(dǎo)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(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,，進入滑動元件的溝槽，在導(dǎo)軌和滑動元件之間形成油膜,，把導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌能夠增大油壓,，使導(dǎo)軌準(zhǔn)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(dǎo)軌形式是動壓導(dǎo)軌,，動壓導(dǎo)軌與靜壓導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌之間的介質(zhì)，它也有兩種形式,，氣動靜壓導(dǎo)軌和氣動動壓導(dǎo)軌,，工作原理與液壓導(dǎo)軌相同。
, Y- X( `# N! T$ h) D5 w0 A1 W 使用比較普通的抗摩擦導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)軌特有的優(yōu)點,，根據(jù)導(dǎo)軌的使用情況，平面導(dǎo)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(dǎo)軌的側(cè)邊移動,，保證移動元件與導(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,，斜鐵位于移動元件和導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌系統(tǒng)被磨損,，斜鐵能自動地消除移動部件與導(dǎo)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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