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一、直线导轨的结构

直线导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动.直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类

 （一）导轨截形

 1.直线滑动导轨

  （1）矩形导轨

  承载能力大，制造方便。

   但磨损后不能自动补偿间隙。必须

  设置间隙调整装置。

（2）三角形导轨

   具有自动补偿磨损的能力，故其导向性好，但制造较麻烦。

   顶角一般为90度，小于90度可提高导向精度，110～120度时可提高承载能力。设计时两斜面的比压要基本相等。

（3）燕尾形导轨

  结构紧凑，高度较小，常用于多层次移动部件中（如车床刀架）。

  但制造较麻烦。不能自动补偿间隙。

  必须有消除间隙装置。

（4）圆形导轨

  制造方便。

 但磨损后间隙调整困难，故常用于受轴向力为主的场合，如拉床、钻床的主轴和导向套组成的导轨副。

圆周运动导轨

  用于圆工作台、转盘等旋转运动部件。

（1）平面圆环导轨

   必须配有工作台心轴轴承，用得较多。

（2）锥形圆环导轨

   能承受轴向和径向载荷，但制造较困难。

（3）V形圆环导轨

    制造复杂。

  不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导轨副与凹形导轨副（按固定导轨的凹凸情况）。

   凸形导轨副～不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速移动的场合。

   凹形导轨副～能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合，但必须有充分的防护措施。

导轨的组合

   除圆柱导轨有时能单根使用外，导轨需两根（或两根以上）组合使用。

   重型机床常采用双矩形导轨。

   中、小型车床床身采用山形、矩形导轨组合。

  要求导向精度高的，采用双三角形导轨组合。

 要求结构紧凑，高度小，调整方便的采用燕尾导轨。

  从制造工艺性来看，矩形、圆形导轨好，三角形、燕尾形差。

导轨的间隙调整

   矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。

  常用结构：

 1.压板 2.镶条

导轨结构尺寸的选择

  导轨的跨距、导轨长度、导轨截面的宽度与厚度等尺寸的选择，设计时查阅《机床设计手册》。

提高导轨耐磨性的措施

  1.合理选择材料及热处理

   导轨副中，固定导轨的材料应较硬，运动导轨的材料应较软。

   常用材料组合

  铸铁——表面淬火铸铁

  铸铁——淬硬钢

  铸铁——贴塑铸铁

  热处理：高频淬火，电接触淬火。

2.导轨的卸荷

载荷的传递

使载荷减小。

 液压卸荷导轨，运动导轨面上开油腔（其面积比静压导轨小），压力油作用于油腔面，起到了卸荷作用。

此外还有速度卸荷等。

精度和预紧

  1. 精度
直线运动滚动支承的精度分为1、2、3、4、5、6级。数控机床应采用1或2级。不同精度和规格的导轨支承，对安装基面均有相应的形位公差要求。设计时应注意查样本手册。

  2. 预紧
导轨支承的工作间隙，直接影响它的运动精度、承载能力和刚度。间隙分为普通间隙和负间隙(过盈，即预紧)两类，在负间隙中又有轻预紧和中预紧两种情况。
(1) 普通间隙通常用于对精度无要求和要求尽量减小滑块移动阻力的场合，如辅助导轨，机械手等；
(2) 轻预紧用于精度要求较高但载荷较轻的场合，例如磨床的进给导轨和工业机器人等；
(3) 中预紧用于对精度和刚度均要求较高具有冲击、振动和进行重切削的场合，例如加工中心、数控机床、磨床的砂轮架导轨等。

按规定要求用力矩扳手扭紧，中间螺钉按要求施力，两端的略轻些为中间施力的90％效果较好。

静压导轨

    静压导轨的滑动面之间开有油腔，将有一定压力的油通过节流器输入油腔，形成压力油膜，浮起运动部件，使导轨工作表面处于纯液体摩擦，不产生磨损。

(一）特点
    其优点是：
    (1) 精度保持性好；
    (2) 摩擦系数也极低(0.0005)，驱动功率大大降低；
    (3) 其运动不受速度和负载的限制，低速无爬行，承载能力大，刚度好；
    (4) 油液有吸振作用，抗振性好，导轨摩擦发热也小。
    其缺点是结构复杂，要有供油系统，油的清洁度要求高。

工作原理
    由于承载的要求不同，静压导轨分为开式和闭式两种。
    开式静压导轨的工作原理.

    开式静压导轨只能承受垂直方向的负载，承受颠覆力矩的能力差。闭式静压导轨能承受较大的颠覆力矩，导轨刚度也较高。静压导轨主要用于精密机床的进给运动和低速运动导轨。

产品优点；
  使用线性滑轨作为线性导引时，由于线性滑轨的摩擦方式为滚动摩擦，不仅摩擦系数降低至滑动导引的1/50，动摩擦力与静摩擦力的差距亦变得很小。因此当床台运行时，不会有打滑的现象发生，可达到μm级的定位精度。
  传统的滑动导引，无可避免的会因油膜逆流作用造成平台运动精度不良，且因运动时润滑不充份，导致运行轨道接触面的磨损，严重影响精度。而滚动导引的磨耗非常小，故机台能长时间维持精度。
  由于线性滑轨移动时摩擦力非常小，只需较小动力便能让床台运行，尤其是在床台的工作方式为经常性往返运行时，更能明显降低机台电力损耗量。且因其摩擦产生的热较小，可适用於高速运行。
  由于线性滑轨特殊的束制结构设计，可同时承受上、下、左、右方向的负荷，不像滑动导引在平行接触面方向可承受的侧向负荷较轻，易造成机台运行精度不良。
  组装时只要铣削或研磨床台上滑轨之装配面，并依建议之步骤将滑轨、滑块分别以特定扭力固定於机台上，即能重现加工时的高精密度。传统的滑动导引，则须对运行轨道加以铲花，既费事又费时，且一旦机台精度不良，又必需再铲花一次。线性滑轨具有互换性，可分别更换滑块或滑轨甚至是线性滑轨组，机台即可重新获得高精密度的导引。
  滑动导引若润滑不足，将会造成接触面金属直接摩擦损耗床台，而滑动导引要润滑充足并不容易，需要在床台适当的位置钻孔供油。线性滑轨则已在滑块上装置油嘴，可直接以注油枪打入油脂，亦可换上专用油管接头连接供油油管，以自动供油机润滑。

导轨的润滑与防护

导轨的润滑

润滑的目的、要求与方式

润滑的目的是为了降低摩擦力、减少磨损、降低温度和防止生锈。
     润滑要求供给导轨清洁的润滑油。油量可以调节。尽量采取自动和强制润滑。润滑元件要可靠。要有安全装置。例如静压导轨在未形成油膜之前不能开车和润滑不正常有报警信号等。
    导轨的润滑方式有：人工定期向导轨面浇油、在运动部件上装油杯使油沿油孔流或滴向导轨面、在运动部件上装润滑电磁泵等。

润滑油的选择
    导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂，滑动导轨用润滑油。
    滚动导轨支承多用润滑脂润滑。它的优点是不会泄漏，不需经常加油；缺点是尘屑进入后易磨损导轨，因此对防护要求较高。易被污染又难以防护的地方，可用润滑油润滑。
导轨的防护
    防止或减少导轨副磨损的重要方法之一，就是对导轨进行防护。据统计，有可靠防护装置的导轨，比外露导轨的磨损量可减少60％左右。常用的防护方式有以下几种：

刮板式

耐热能力好，但只能排除较大的硬粒。
    可去除细小的尘屑之外，还具有良好的吸油能力。
    耐热能力好、防护能力强并有良好的润滑性。虽结构稍复杂，应用仍很多。

伸缩式

    软式皮腔式防护装置，一般用皮革、帆布或人造革制成，结构简单，可用于高速导轨。缺点是不耐热。这种防护装置多用于磨床和精密机床，如导轨磨床等。但不能用于车床铣床等有红热切屑的机床。

    各层盖板均由钢板制成，耐热性好，强度高、刚性好，使用寿命长。该防护装置多用于大型和精密机床，如龙门式机床、数控机床和坐标镗床等。

提高导轨耐磨性的措施
    从设计角度提高耐磨性的基本思路是：尽量争取无磨损；在无法避免磨损时尽量争取少磨损、均匀磨损以及磨损后能够补偿，以便提高使用期限。

争取无磨损
    磨损的原因是配合面在一定的压强作用下直接接触并作相对运动。因此不磨损的条件是配合面在作相对运动时不直接接触，接触时则无相对运动。其办法之一是使润滑剂把摩擦面完全分隔开。如静压导轨、静压轴承或其它的静压副。

争取少磨损
    争取无磨损只能在少数和特殊情况下才能做到。多数情况只能争取少磨损以延长工作期限。

降低压强
    采用加大导轨的接触面和减轻负荷的办法来降低压强。提高导轨面的直线度和细化表面粗糙度，均可增加实际接触面积。采用卸荷导轨是减轻导轨负荷，降低压强的好办法。

改变摩擦性质
    用滚动副代替滑动副，可以减少磨损。在滑动摩擦副中保证充分润滑避免出现干摩擦或半干摩擦，也可降低磨损。

正确选择摩擦副的材料和热处理
    适当选择摩擦副的材料和热处理可提高抗磨损的能力。例如，支承导轨淬硬，动导轨表面贴塑料软带。
4．加强防护
    加强防护，可避免灰尘、切屑、砂轮屑等进入摩擦副，是提高导轨耐磨性的有效措施。

争取均匀磨损
    磨损是否均匀对零部件的工作期限影响很大。例如床身导轨，如果磨损是均匀的，对机床加工精度一般影响不大，而且可以补偿。磨损不均匀的原因主要有两个：在摩擦面上压强分布不均；各个部分的使用机会不同。争取均匀磨损有如下措施：

1. 力求使摩擦面上压强均匀分布，例如导轨的形状和尺寸要尽可能对集中载荷对称；
2. 尽量减小扭转力矩和倾覆力矩；保证工作台、溜板等支承件有足够的刚度；
3. 摩擦副中全长上使用机会不均的那一件硬度应高些，例如车床床身导轨的硬度应比床鞍导轨硬度高。

磨损后应能补偿磨损量
    磨损后间隙变大了，设计时应考虑在构造上能补偿这个间隙。补偿方法可以是自动的连续补偿，也可以是定期的人工补偿。自动连续补偿可以靠自重，例如三角形导轨。定期的人工补偿，如矩形和燕尾形导轨靠调整镶条，闭式导轨还要调整压板等。

滚动直线导轨副的安装技术研究

   直线滚动导轨作为一种功能部件，由于它具有许多独特的性能，因而在各种机械设备中尤其在机床中得到了广泛的应用。滚动直线导轨副的安装种类很多，几乎能满足任何结构的需要，滚动直线导轨副在选用时通常为两根，每根导轨上使用的滑块为两块，导轨装在机床床身上，而滑块固定在工作台上。在两根导轨中有一根是基准导轨，一根是辅助导轨。对于高速、精密、重载直线滚动导轨副。

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