任务二 数控机床导轨装调--刘贤文

任务二：数控机床导轨装调学习目标完成本学习任务后，你应当能够1.叙述数控机床导轨的结构特点及种类；2．叙述机床导轨精度和选用的要求；3. 能制订直线导轨的安装工艺流程；4．能进行导轨副的调整；5．完成数控机床导轨装调。

建议学时 30学时内容结构学习任务描述装配小组接到装配任务单，要对数控机床导轨进行安装调试。

装配人员要主要自行分析机床导轨装配图及装配技术；能订制数控机床导轨装调工艺卡；选用要安装的导轨并进行测量，使用钳工装配工量具；检测用百分表、桥尺、水平仪器、检验棒、刮刀、光干涉仪等等对数机床导轨进行装调试的工作。

第一部分学习准备引入问题一、要对数控机床直线导轨进行安装调试，请你如何跟据直线导轨装配图纸分析其结构及工作原理？图1：直线导轨安装示图如上图所示；直线导轨组成：主要由导轨体、滑块、滚柱、或滚珠、保持器、端盖等组成。

直线导轨技术要求：每根导轨全长1240mm ，预压力0.10C-0.12C ，和P 级精细级的精度（0.027）。

直线导轨工作原理：当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。

引入问题二、导轨在数控机床中有什么作用？它有哪些基本类型？ （一）数控机床导轨的作用机床导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度、刚度及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。

为了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。

（二）导轨基本类型数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。

1．滑动导轨两导轨工作面的摩擦性质为滑动摩擦，在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。

图2 导轨基类型1）液体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有一定压力的润滑油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯液态摩擦状态，摩擦系数极低，多用于进给运动导轨。

2）气体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有恒定压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度的运动。

这种导轨摩擦系数小，不易引起发热变形，但会随空气压力波动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故常用于负荷不大的场合。

3）贴塑导轨：在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其它化学材料组成的塑料薄膜软带，其优点是导轨面的摩擦系数低，且动静摩擦系数接近，不易产生爬行现象；塑料的阻尼性能好，具有吸收振动能力，可减小振动和噪声；耐磨性、化学稳定性、可加工性能好；工艺简单、成本低。

2、滚动导轨滚动导轨的最大优点是摩擦系数很小，一般为0.0025～0.005，比贴塑料导轨还小很多，且动、静摩擦系数很接近，因而运动轻便灵活，在很低的运动速度下都不出现爬行，低速运动平稳性好，位移精度和定位精度高。

滚动导轨的缺点是抗振性差，结构比较复杂，制造成本较高。

引入问题三、导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度对机床的加工精度和承载能力有直接影响（一）导轨的有哪些精度要求？1、导轨的几何精度导轨的几何精度包括导轨本身的几何精度，即导轨在垂直平面和水平平面内的直线度，以及导轨与导轨之间或导轨与其他结合面之间的相对位置精度，即导轨之间的平行度和垂直度。

2、导轨的接触精度为保证导轨副的接触精度和运动精度，导轨两配合面必须有良好的接触，可用涂色法检查。

对于刮削的导轨，以导轨面25mm X 25mm内的接触点数作为精度指标，不同精度机床的精度指标以不低于表2-3-1所规定的数值为准。

对于磨削的导轨，一般用接触面的大小作为精度标准。

表1 刮削滑动导轨表面的接触精度3、滑动导轨的表面粗糙度一般刮削导轨表面粗糙度Ra在1.6um以下，磨削导轨和精刨导轨表面粗糙度Ra应在0.8um以下，见表2-3-2.表2 滑动导轨表面粗糙度 um引入问题四、直线滚动导轨的内部结构1、滚动导轨形式目前数控机床（加工中心）常用的滚动导轨为直线滚动导轨，这种导轨的外形和结构如图2—3—2所示。

图3 直线滚动导轨结构如图所示 1—支承导轨，2—侧面密封垫, 3—滚珠， 4—保持架， 5—防尘密封垫，6—挡板， 7—保持器， 8—滑块， 9—润滑油嘴，轴承接触角为45度.引入问题五、数控机床直线导轨类型种多，都是标准件，对不同性能的机床采用导有所区别？在数控机床上导轨是如何选用？1．滚动导轨承载能力的计算滚动导轨的计算主要应对滚动体的承载能力进行计算，精密机床还要验算导轨的刚度，使其在机床精度允许的范围内。

承载能力计算要求滚动体的最大载荷不得超过许用载荷。

滚动体的最大载荷F。

应根据实际受力情况计算。

在一个滚动体上的许用载荷可按以下公式计算：对于滚柱导轨对于滚珠导轨式中：d一滚柱或滚珠直径（cm）l一滚柱长度（cm）；K一作用在滚动体单位横断面积上的假定许用应力（）见表3；于一一导轨硬度的修正系数（见表5-7）。

计算后如果滚动体的许用载荷F小于最大载荷Fmax时，应重新选d、l及z等参数，再进行验算，直到满足Fmax＜F的条件为止。

表3 滚动横断面积的假定应力K表4 导轨硬度修正系统2、常用导轨的分类及使用的特点形式见表5六、常用的安装有哪些安装形式？直线滚动导轨的安装形式可以水平、竖立或倾斜，可以两根或多跟平行安装，也可以把两根或多根导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。

采用直线滚动导轨副，可以简化机床导轨部分的设计、制造和装配工作。

根据用户安装结构不同，直线导轨通常适用于以下几种安装方式。

1）水平安装；2）垂直安装；3）悬挂式安装；4）倾斜式安装；5）倒置式安装；6）相对式安装；如下图所示；图4：水平安装；图5：垂直安装图6：悬挂式安装；图7：倾斜式安装图8：倒置式安装；图9：相对式安装引入问题七、导轨固定方式有哪些？1）压板固定如下图所示（推荐）。

压板固定为最常用的固定方式，这种方法压板加工简单，安装调整方便可靠。

图10 压板固定2）楔形块固定如图2-17所示，这种方法是借用楔形块的锥形的结构进行压紧固定。

安装时，应特别注意压紧力大小的控制。

3）螺栓固定如图2-18所示。

这种方法通常使用在安装空狭小，且压力不大的小型机构中。

图11：楔形块固定图12：螺栓固定第二部分计划六、设置学习情境针对直线滚动导轨装调收集资料，习准备和拓展学习是学生在课外完成。

计划与实施学习任务采用现场的教学方式，以数控机床实体机械结构为实体直观模式，进行个人分析和小组综合讨论方案的完整性和可行性。

实践中老师作为一个总工程师角色，学生是安装调试工人角色，在明确装调任务后制订装调工艺流程，按任务书要求完成直线导轨的安装调整；并按考核标准进行考核。

七、在进行数控机床直线滚动导轨安装调试的过程中，你应注意和解决什么问题？1、做好安全措施。

请你举例说明数控机床直线滚动导轨安装调试工作中，存在什么安全隐患，要采那那些安全措施保护自己？（1）（2）2、小组分工合作工作分工表6在安装配调试工作过程中，出现了什么问题，你是如何解决的？八、请你列出数控机床直线滚动导轨安装调试的工具和量具清单（附下表7）。

表7九、请你列出数控机床直线滚动导轨安装调试的零部件清单（附下表8）。

出厂日期：定单编号出厂日期第三部分实施九、进行数控机床直线滚动导轨安装调试（一）记录检查结果表安装前必须检查导轨是否有合格证，有否碰伤或锈蚀；然后将锈蚀油清洗干净，清除装配表面的毛刺、撞击突起物及污物等；检查装配连接部位的螺栓孔是否吻合，如果发生错位而强行拧入螺栓，将会降低运行精度表9（三）利用斐克行仿真软件进行直线导装安装试调学习、验证自制订直线导轨的装调工艺合理性 （四）直线滚动导轨副的安装实施的步骤1.床身直线导轨安装基面的直线性及扭曲的检查（并将结果记录表9）1）检查前清洗、清理工作；用油石将单根导轨安装基面交线处进行清除毛剌。

图13：基准导轨安装 一 14：基准导轨安装 二2）单根导轨安装基面的直线性检查：将水平仪放在直线导轨安装基面上，分段移动，允差；0.010mm/全长；局部允差：0.005mm/300 mm.。

精度不对时可用油平石磨平，误差过大时应返修加工。

图15 检测直线导轨直线度检查3）单根导轨安装基面的扭曲度检查①将大理石平尺用等高块垫起，其上中间位置处放置水平仪（方向与直线导轨的安装基面垂直）。

②分三段移动等高块，检查床身直线导轨安装基准面的扭曲度扭曲度允差：0.030mm/1000 mm；局部允差：在任意500 mm测量长度上为 0.015mm/1000 mm.③误差过大时应返修加工。

2、直线滚动导轨的安装1）用酒精将直线导轨基面及床身导轨安装基面清洗、检查，用少量润滑油涂在床身直线导轨安装面上。

2）将导轨基面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。

注意直线滚动导轨基准面必须与床身导轨安装基准面相接触。

16：基准导轨安装三 17：基准导轨安装四3）紧固导轨侧面的顶紧装置，使导轨基面紧紧靠贴床身的侧面。

4）按表2—3—3的参考值，用力矩扳手拧紧导轨的安装螺钉（从中间开始按交叉顺序向两端拧紧）。

表11 推荐的拧紧力矩图18 安装直线导轨5）保证直线导轨的安装基准面（安装基面及侧基面）0.02mm塞尺不入。

3、复查单根直线导轨的直线度1）复查单根直线导轨水平面内的直线度允差；0.012mm/全长；局部允差：任意0.006mm/300 mm.。

操作：①将平尺用等高块放在床身上。

②将平尺一侧两端对零（以此为基准），移动滑块，检查直线导轨的直线性（允差：0.010mm）图19 直线导轨平行的确检测一图20 直线导轨平行的确检测二③精度不对时，松开固定直线导轨的螺钉及调整块的螺钉进行调整，然后重新拧紧。

误差过大进转加工返修。

2）复查单根直线导轨垂直面内的直线度允差；操作：①将平尺用等高块放在床身上。

②将平尺一侧两端对零（以此为基准），移动滑块，检查直线导轨的直线性（允差：0.010mm）③精度不对时，松开固定直线导轨的螺钉及调整块的螺钉进行调整，然后重新拧紧。

误差过大进转加工返修。

4、检查两根一组直线导轨的平行度，允差：0.010mm图21 单根导轨安装基准面的平行度误差图22 同组导轨安装基面平行度误差5、滑块座的安装步骤1）将工作台置于滑块的平面上，并对准安装螺钉孔，轻轻地压紧。

图23 滑块安装示图2）将工作台侧面紧靠滑座侧基准面，并用紧固螺钉锁紧。

3）按照图中滑座①、②、③、④对角线顺序依次锁紧装配螺钉。

安装完毕后，检查其全行程运行是否轻便、灵活，有无爬行、阻滞现象；摩擦阻力在全行程内部应有明显的变化。