按結(jié)構(gòu)特點和摩擦特性劃分的導軌類型見表6-1[5],各類導軌的主要特點及應(yīng)用列于表中。
導軌類型 主要特點 應(yīng)用 導軌類型 主要特點 1,運動靈敏度高,低速運動平穩(wěn)性好,定位精度高。2,精度保持性好,滾動導軌 磨損少,壽命長。3,剛性和抗振性差,結(jié)構(gòu)復雜成本高,要求良好的保護 1,速度高(90m/min~600m/min),形成液體摩擦2,阻尼大,抗陣性好 3,結(jié)構(gòu)簡動壓導軌 單,不需復雜供油系統(tǒng),使用維護方便4,油膜厚度隨載荷與速度而變化。影響加工精度,低速重載易出現(xiàn)導軌面接觸 應(yīng)用 廣泛用于各類精密機床,數(shù)控機床,紡織機械等 主要用語速度高,精度要求一般的機床主運動導軌 各種大型,重型機床,精密機床,數(shù)控機床的工作臺 滑動導軌 1, 結(jié)構(gòu)簡單,使用維修方便。2,未形成完全液體摩擦時低速易爬行 3,磨損大壽命低,運動精度不穩(wěn)定 普通機床,冶金設(shè)備上應(yīng)用普遍 塑料導軌 1,動導軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵 或鋼導軌搭配,摩擦系數(shù)小,且動靜摩擦系數(shù)搭配,不易爬行,抗摩擦性能好。2,貼塑工藝簡單。3,剛度較低,耐熱性差容易蠕變 1,在支撐導軌上鑲裝有一定硬度的不鋼板或鋼帶,提高導軌耐磨性,改善摩擦或滿足焊接床身結(jié)構(gòu)需要。2,在動導軌上鑲有青銅只類的金屬防止咬合磨損,提高耐磨性,運動平穩(wěn)精度高 主要應(yīng)用與中大型機床壓強不大的導軌應(yīng)用日益廣泛 鑲鋼,鑲金屬導軌 鑲鋼導軌工藝復雜,成本高。常用于重型機床如立車,龍門銑床的導軌上 1,摩擦系數(shù)很小,驅(qū)動力小。2,低速運動平穩(wěn)性好 3,承載能力大,剛靜壓導軌 性,吸陣性好4,需要一套液壓裝置,結(jié)構(gòu)復雜,調(diào)整困難 6.1 初選導軌型號及估算導軌長度
X方向初選導軌型號為GGB20BAL2P12?940?4 [6]具體數(shù)據(jù)見《機械設(shè)計手冊》9-149 Y方向初選導軌型號為GGB20AAL2P12?1090?4
導軌的運動條件為常溫，平穩(wěn)，無沖擊和震動 為何選用滾動直線導軌副：
1）滾動直線導軌副動靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。有利
于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率小，只相當普通機械的十分之一。直線導軌選型簡單計算介紹
2）承載能力大，剛度高。
3）能實現(xiàn)高速直線運動，起瞬時速度比滑動導軌提高10倍。
4）采用滾動直線導軌副可簡化設(shè)計，制造和裝配工作，保證質(zhì)量，縮短時間，降低成本。
導軌的長度：
由于導軌長度影響工作臺的工作精度和高度，一般可根據(jù)滑塊導向部分的長度來確定導軌長度。
其公式為：
L=H+S+△l-S1-S2
由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm 其中L—導軌長度
H—滑塊的導向面長度 S—滑塊行程 △l—封閉高度調(diào)節(jié)量
S1—滑塊到上死點時，滑塊露出導軌部分的長度 S2—滑塊到下死點時，滑塊露出導軌部分的長度
6.2 計算滾動導軌副的距離額定壽命
X方向的導軌計算
X方向初選導軌型號為GGB20BAL2P12?940?4，查表9.3-73[1]得，這種導軌的額定動，靜載荷分別為Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。
4個滑塊的載荷按表9.3-48序號1的載荷計算式計算。 其中工作臺的最大重量為:
G=100×9.8=980N
F1=F2=F3=F4=1/4（G1+F）=250N
1)滾動導軌的額定壽命計算公式[6]為：
L=（fh ft fc fa Ca/ fwPc）
式中 L——額定壽命（km）； Ca——額定動載荷（KN）； P——當量動載荷（KN）；
Fmax——受力最大滑塊所受的載荷（KN）； Z——導軌上的滑塊數(shù)；
??K=27166km
?——指數(shù)，當導軌體為滾珠時，?=3；當為滾柱時?=10/3； K——額定壽命單位（KM），滾珠時，K=50KM；滾柱時，K=100KM； fh ——硬度系數(shù)；
fh ――（滾道實際硬度（HRC））。
由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC，故通?？扇h =1
fft ——溫度系數(shù)，查表6-2[7],得t=1
表6-2 溫度系數(shù)
工作溫度/C 0?100 1 100~150 0．90 150~200 0．73 200~250 0．60 ft fc——接觸系數(shù)，查表6-3；得
每根導軌上的滑塊數(shù) 1 1．00 2 0．81 fc=1
3 0．72 4 0．66 5 0．61 表6-3 接觸系數(shù) fcfa——精度系數(shù)，查表6-4；取
工作條件 fa=1.5
fa表6-4 精度系數(shù) 無外部沖擊或振動的低速運動的場合，速度小于15m/min 無明顯沖擊或振動的場合，速度為15~60m/min 有外部沖擊或高速運動的場合，速度大于60m/min 1~1.5 1.5~2 2~3.5 fw——載荷系數(shù)，查表6-5；得
精度等級 2 1．0 3 1．0 fw=1
4 0．9 5 0．9 表6-5 載荷系數(shù) fw 則L=27166Km
2)壽命時間的計算直線導軌選型簡單計算介紹
當行程長度一定，以h為單位的額定壽命為：
L?10327166?103Lh???30592.3h
2La?n2?602?0.74?1?60式中 Lh——壽命時間（h） L——額定壽命（km） La——行程長度（m） n2——每分鐘往返次數(shù) 則Lh?30592.3h
工況為：每天開機6個小時，每年300個工作日，則預(yù)計壽命年限為：
Lh=30592.3/300×6=16.9年 同理求出Y方向滾動導軌副的距離額定壽命：
L=26340.1km Lh=25230h=14年
6.3導軌材料與熱處理
機床滑動導軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵。直線導軌選型簡單計算介紹
灰鑄鐵通常以HT200或HT300做固定導軌，以HT150或HT200做動導軌。 JB/T3997-1994標準對普通灰鑄鐵導軌的硬度要求如表6-6[10]所示
表6-6 灰鑄鐵導軌硬度要求 硬度要求(HBS) 導軌長度/mm 導軌鑄件重量/t ≤2500 >2500 - >3 >5 >10 不低于 190 180 175 165 不高于 255 241 241 241 硬度不均勻性(HBS) 導軌長度/mm 硬度差不超過 ≤2500 >2500 由幾何件連接的導軌 25 35 45 常用耐磨鑄鐵與普通鑄鐵耐磨性比較見表6-7[8]
表6-7 常用耐磨鑄鐵直線導軌選型簡單計算介紹
耐磨鑄鐵名稱 磷銅鈦耐磨鑄鐵 高磷耐磨鑄鐵 釩鈦耐磨鑄鐵 稀土鑄鐵 鉻鉬耐磨鑄鐵 耐磨性高于普通鑄鐵倍數(shù) 1.5～2 1 1～2 1 1 導軌熱處理:一般重要的導軌，鑄件粗加工后進行一次時效處理，高精度導軌鑄件半精加工后還需進行第二次時效處理。
常用導軌淬火方法有:
1)中頻淬火，淬硬層深度(1～2)mm。硬度(45～50)HRC。
2)接觸加熱自冷表面淬火，淬硬深度(0.2～0.25)mm,顯微硬度600HM左右。
這種淬火方法主要用于大型鑄件導軌。直線導軌選型簡單計算介紹
6.4導軌的技術(shù)要求
6.4.1表面粗糙度直線導軌選型簡單計算介紹
1)刮研導軌 刮研導軌具有接觸好、變形小、可以存油、外觀美等特點,但勞動強度大、生產(chǎn)率低。主要用于高精度導軌。
刮研導軌軌面每25mm×25mm面積內(nèi)的接觸點數(shù)不得少于表6-8[9]的規(guī)定。
表6-8 刮研導軌面25mm×25mm內(nèi)接觸點數(shù) 機床類別 滑動導軌 ≤250 Ⅲ級和Ⅲ級以上 Ⅳ級 Ⅴ級 20 16 10 ＞250 16 12 8 移置導軌 ≤100 16 12 8 ＞100 12 10 6 12 10 6 每條導軌寬度／mm 鑲條、壓板 滑動面 2)導軌 生產(chǎn)率高,是加工淬硬導軌唯一方法，磨削導軌表面粗糙度應(yīng)達到的要求,見表6-9[10]。接觸面要求見表6-10[10]。
表6-9 磨削導軌表面粗糙度Ra
機床類型 Ⅲ級和Ⅲ級以上 Ⅳ級 Ⅴ級 動導軌 中小型 0.2～0.4(0.1～0.2) 0.4(0.2) 0.8(0.4) 大型 0.4～0.8(0.2～0.4) 1.6(0.8) 1.6(0.8) 重型 0.8(0.4) 中小型 0.1～0.2(0.05～0.1) 0.2(0.1) 0.4(0.2) 固定導軌 大型 0.2～0.4(0.1～0.2) 0.4(0.2) 0.8(0.4) 重型 0.4(0.2) 1.6(0.8) 1.6(0.8) 0.8(0.4) 1.6(0.8) 注:1.滑動速度大于0.5時,粗糙度應(yīng)降低一級(括號內(nèi)數(shù)值)。
2.淬硬導軌的表面粗糙度應(yīng)降低一級(括號內(nèi)數(shù)值)。
表6-10 磨削導軌表面的接觸指標(%)
機床類型 滑(滾)動導軌 全長上 Ⅲ級和Ⅲ級以上 80 Ⅳ級 Ⅴ級 75 70 全寬上 70 60 50 移置導軌 全長上 70 65 60 全寬上 50 45 40 注:1.寬度接觸達到要求后,方能作長度的評定。
2.鑲條按相配導軌接觸指標檢驗。直線導軌選型簡單計算介紹
6.4.2幾何精度
導軌的幾何精度主要是指導軌的直線度和導軌間的平行度,垂直度等。具體相關(guān)的幾何精度參閱有關(guān)機械的精度標準。本機構(gòu)導軌精度取3級。
6.5導軌設(shè)計和使用注意事項
正確合理地設(shè)計和使用滾動直線導軌副,可以提高耐用度和精度保持性,減少維修和保養(yǎng)時間。為此,應(yīng)注意如下事項:直線導軌選型簡單計算介紹
1)盡量避免力矩和偏心載荷的作用 滾動直線導軌副樣本中給出的額定動,靜載荷,都是在各個滾珠受載均勻的理想狀態(tài)下算出的。因此,必須十分注意避免力矩載荷和偏心載荷。否則,一部分滾珠承受的載荷,有可能超過計算Ca值時確定的許用接觸應(yīng)力,導致過早的疲勞破壞或產(chǎn)生壓痕并出現(xiàn)振動,噪聲,降低移動精度等現(xiàn)象。
2)提高剛度,減少振動 適當預(yù)緊可以提高剛度,均化滾動體的受力從而提高壽命,并在一定程度上提高阻尼。但是預(yù)緊力過大會增加導軌副的摩擦阻力,增加發(fā)熱,降低使用壽命。因此預(yù)緊力有其最佳值。
滾動支承的阻尼較小,因此要盡可能使它承受恒定的載荷。有過大的振動和沖擊載荷的場合不宜應(yīng)用直線滾動導軌副。為了減少振動,可以在移動的工作臺上加裝減振裝置。條件許可時可安裝鎖緊裝置,加工時把不移動的工作臺固定。
3)降低加速度的影響 直線滾動導軌副的移動速度可以高達600m/min。起動和停止時,將產(chǎn)生一個力矩,使部分滾動體受載過大,造成破壞。因此,如果加速度較大,應(yīng)采取以下措施:減輕被移動物體的質(zhì)量,降低物體的重心,采取多級制動以降低加速度,在啟動和制動時,增加阻尼裝置等。
4）導軌防護直線導軌選型簡單計算介紹
①固定保護：利用導軌中移動件倆端的延長物保護導軌。
②刮屑板：利用毛氈或耐油橡膠制成與導軌形狀相吻合的刮條，使之刮走落在導軌上的灰塵，切屑等。
5)注意潤滑和防塵 滾動導軌通常采用鈉基潤滑脂潤滑。如果使用油潤滑。應(yīng)盡可能采用高拈度的潤滑油。如果與其他機構(gòu)同統(tǒng)一供油，則需附加濾油器。在油進入導軌前再經(jīng)一道精細的過濾。
為了防止異物浸入和潤滑油瀉出，產(chǎn)品出廠時滑塊座兩端均裝有耐橡膠密封墊。
