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各類機床導軌的比較及功能分析3 J1 ~/ K# w e
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設計者在設計機床時,，導軌的設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),。
7 b+ H5 c2 G5 F8 k8 A( q. e& e 機床制造者最關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。
7 m; ]4 `, J! x- }; R* f' X 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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導軌的功能
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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：
9 e4 a4 o+ V# H: s (1)為承載體的運動導向
. ]) J, j' G" i1 h1 @, i4 `3 X6 d2 j: u (2)為承載體提供光滑的運動表面0 E5 [" d6 x y* |! ~; @9 c) f
(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。
q4 j7 p1 N& I3 X9 I* y 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可以直接應用弧形導軌。% ^5 h, |9 T* s3 k
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,。; s5 x( w4 s2 G# N
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,。$ ]' _& m7 D- v+ B) w$ K
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鑲鋼導軌/ j, r# ?1 \% ^0 r& w; f$ C0 O
0 A# K6 h2 F( f8 ^+ b( i+ [ 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,。& d# [& ^% K B7 I, i" ]1 U& x& J
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,。
3 p* V" Z1 C. y# m" Z& [" K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,。; Y, ]$ n4 V% C5 w# I
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滑動導軌
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3 e% k$ u; i$ l4 V 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)。, G( ~# F2 W1 l+ T# `3 l. W. v+ e
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補償深孔加工時主軸轉(zhuǎn)速的下降,。
1 j+ {! G; e' h 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,。
5 r7 t4 H' T- d: K* G* K 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。6 Y1 y+ _- ]2 |9 v" V) o
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設計有油槽，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,。- j8 { F! @2 d5 Y/ ^
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,。
* y1 P2 z! s7 W$ {) a0 M4 B# _* 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。% g( u& G- Q# S
機床制造廠已發(fā)明了斜鐵自動調(diào)整的專利技術,，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,。
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發(fā)表于 2009-12-14 21:52:25
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