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滑动导轨结构分析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6-18 直线滑动导轨的截面形状导轨多数是由3、4个平面组成,各个平面所起的作用也有所不同。2)直线滑动导轨的组合形式如前所述,在机床上一般都采用2条相互平行的导轨副来承载和导向。在重型机床上,根据机床受载情况,可用到3、4条导轨。这种导轨用于龙门刨床与高精度车床。图6-19d所示卧式车床上的两组导轨,内侧一组供尾架使用,外侧一组供刀架大托板使用。

滑动导轨结构分析

1)直线滑动导轨的截面形状

直线滑动导轨截面的基本形状主要有4种:矩形、三角形、燕尾形和圆形,每种还有凹凸之分,如图6-18所示。

图6-18 直线滑动导轨的截面形状

导轨多数是由3、4个平面组成,各个平面所起的作用也有所不同。如矩形导轨的M、J面起导向作用,即保证在垂直面内的直线移动精度;M面又是承受载荷的主要支承面;J面是防止运动部件抬起的压板面;N面是保证水平面内直线移动精度的导向面。在三角形导轨中M、N面兼起支承和导向作用。在燕尾形导轨中,M面起导向和压板面作用,J面为支承面。

根据床身等固定件上导轨的凹凸状态,又可以分为凸形导轨(图6-18上排)和凹形导轨(图6-18下排)。其中凸三角形又称山形,凹三角形又称V形。当导轨水平布置时,凸形导轨不易积存切屑和脏物,但也不易存油,多用在移动速度小的部件上;相反,凹形导轨具有好的润滑条件,但必须有防屑、保护装置,多用在移动速度较大的部件上。

(1)矩形导轨。矩形导轨(图6-18a)制造、检验和维修都较方便,刚度和承载能力大。由于水平方向和垂直方向上的位移互不影响(即一个方向上的调整不会影响到另一个方向上的位移),因此安装、调整也较方便。矩形导轨中起导向作用的导轨面(N)磨损后不能自动补偿间隙,所以需要有间隙调整装置。图6-18a所示凸导轨,如果只有一个水平面M用于承载和导向,称为平导轨。

(2)三角形导轨。如图6-18b所示的山形导轨和V形导轨,当其水平布置时,在垂直载荷作用下,导轨磨损后能自动补偿,不会产生间隙,因此导向性好;但闭式导轨压板面仍需调整间隙。此外,当导轨面M和N上受力不对称、相差较大时,为使导轨面上压力分布均匀,可采用不对称导轨(图6-18b上图)。三角形顶角一般取90°;在重型机床上承受载荷较大,为增加承载面积,可取110°~120°,但导向精度变差。在精密机床上采用小于90°的顶角以提高导向精度。

(3)燕尾形导轨。燕尾形导轨的高度较小(图6-18c),磨损后不能自动补偿间隙,需用镶条调整。两燕尾面起压板面作用,用一根镶条就可以调整水平、垂直方向的间隙。导轨制造、检验和维修都不太方便。当承受垂直作用力时,它以支承面为主要工作面,它的刚度与矩形导轨相近,当承受倾覆力矩时,斜面为主要工作面,则刚度较低。一般用于要求高度小的多层移动部件,广泛用于仪表机床。M、J两个导轨面间的夹角为55°。

(4)圆柱形导轨。如图6-18d所示,圆柱形导轨制造方便,内孔可珩磨,外圆经过磨削可达到精密配合,但磨损后调整间隙困难。为防止转动,可在圆柱面上开键槽或加工出平面,但不能承受大的转矩,主要用于受轴向载荷的场合,适用于同时作直线运动和转动的场合,如拉床、珩磨机及机械手等。与上述三种导轨相比,圆柱形导轨应用最少。

2)直线滑动导轨的组合形式

如前所述,在机床上一般都采用2条相互平行的导轨副来承载和导向。在重型机床上,根据机床受载情况,可用到3、4条导轨。导轨常用下述的组合形式。

(1)双三角形组合。这种导轨(图6-19a)能自行补偿垂直方向及水平方向的磨损,导向精度高。但要求四个表面刮削或磨削后同时接触,工艺性较差,床身与运动部件热变形不一样时,难保证四个面同时接触。这种导轨用于龙门刨床与高精度车床。

(2)三角形—平导轨组合。图6-19b所示三角形—平导轨组合,导向精度高,加工装配也较方便,不需要镶条调整间隙,温度变化不会改变导轨面的接触情况;但热变形会使移动部件水平偏移,两条导轨磨损也不一样,对位置精度有影响,通常用于磨床、精密镗床

(3)双矩形组合。这种导轨(图6-19c)主要承受与主支承面相垂直的作用力。侧导向面要用镶条调整间隙,接触刚度低,承载能力大,但导向性差。双矩形组合导轨制造、调整简单,闭式导轨有压板面,用压板面调整间隙,导向面用镶条调整间隙,用于普通精度机床,如升降台铣床、龙门铣床等。

(4)三角形—矩形组合。图6-19d所示卧式车床上的两组导轨,内侧一组供尾架使用,外侧一组供刀架大托板使用。三角形导轨作主要导向面,导向性比双矩形好。三角形导轨磨损后不能调整,对位置精度有影响。(www.xing528.com)

(5)平—平—三角形组合。在龙门铣床机床工作台宽度大于3 000 mm、龙门刨床工作台宽度大于5 000 mm时,为了不使工作台中间挠度过大,可用三根导轨组合。图5-19e所示是用于重型龙门刨床工作台导轨的一种形式,三角形导轨主要起导向作用,平导轨主要起承载作用,不需要镶条调整间隙。工作台用双齿条传动,使偏转力矩较小。由于工作台和工作质量很大,可不考虑倾覆力矩问题。

图6-19 导轨组合

通过以上分析可知,各种导轨的特点各不相同,选择和组合时应注意以下几点:

①要求导轨有较大的刚度和承载能力时用矩形导轨。中小型卧式车床床身导轨是山形和矩形导轨的组合,而重型车床上则用双矩形导轨以增加承载能力。

②要求导向精度高的机床用三角形导轨。三角形导轨工作表面同时起承载和导向作用,能自动补偿间隙,导向性好。

③矩形导轨和圆形导轨工艺性好,制造、检验都较方便;而三角形导轨、燕尾形导轨则工艺性差。

④要求结构紧凑、高度小、调整方便的机床部件用燕尾形导轨。

3)圆周运动导轨的截面形状

圆周运动导轨的截面形状有平面、锥面和V形面三种,主要用于圆形工作台、转盘和转塔头架等旋转运动部件。

(1)平面圆环导轨。如图6-20a所示,这种导轨制造方便,热变形后仍能接触,适用于大直径的工作台或转盘。但它只能承受轴向力,不能承受径向力,需与带径向滚动轴承的主轴相配合,来承受径向力。这种导轨摩擦损失小,精度高,目前用得较多,如用于滚齿机、立式车床等。

(2)锥形圆环导轨。如图6-20b所示,锥形接触面能承受轴向力与较大的径向力,但不能承受较大的倾覆力矩。热变形也不影响导轨接触,导向性比平面好,但要保持锥面和主轴的同心度较困难,母线倾斜角一般为30°,常用于径向力较大的机床。

(3)V形圆环导轨。如图6-20c所示,这种导轨能承受较大的轴向力、径向力和一定的倾覆力矩,能保持很好的润滑,但制造较复杂,需要保证导轨面和主轴同心。V形导轨一般用非对称形状。当床身和工作台热变形不同时,两个锥形导轨面将不能全部同时接触。

图6-20 圆周运动导轨

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