机床主要部件设计_导轨设计
浅谈机床滑动导轨的设计
浅谈机床滑动导轨的设计作者：陈明亮来源：《工业设计》2017年第03期桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林，541004摘要：文章从研究滑动导轨的摩擦性质出发，通过对滑动导轨的贴塑材料和导轨结构特性的分析，简要介绍提高滑动导轨的摩擦性能及使用寿命的设计方法。
关键词：贴塑；滑动导轨；结构引言导轨是机床不可缺少的部件，是在机床上用来支撑和引导部件沿着一定的轨迹准确运动或起夹紧定位作用的轨道。
两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦的，称为滑动导轨，是机床常用的导轨类型之一。
它具有结构较简单，制造较容易，承载能力大，抗震性强等优点。
其缺点是磨损快，精度保持性差；摩擦阻力大，运动灵活性较差；动、静摩擦系数差值大，重载或低速移动时易产生“爬行”，高速运动时容易发热等。
为提高滑动导轨的摩擦性能及使用寿命，在普通的滑动导轨移动件表面贴上一层塑料软带，这种类型的导轨称为贴塑滑动导轨。
1滑动导轨贴塑材料滑动导轨常用的贴塑材料有聚四氟乙烯软带和环氧型耐磨树脂涂层两类。
1.1聚四氟乙烯导轨软带聚四氟乙烯导轨软带是以聚四氟乙烯为基体，加入二硫化铝、青铜粉和石墨等填充剂混合烧结而成，具有摩擦特性好、耐磨性好、减振性好等。
该种软带可在原有滑动导轨面上用粘接剂粘结，加压固化后进行精加工。
为磨损均匀，工艺简单，软带应粘接在导轨副的运动件轨面上；回转型导轨应粘接在承导件的轨面上。
1.2环氧型耐磨树脂涂料环氧型耐磨树脂涂料是以环氧树脂为基体，加入胶体石墨、二硫化铝和铁粉等混合而成，再加以固化剂调匀，注入或涂刮导轨面，因此，也称为“涂塑导轨”或“注塑导轨”。
涂塑导轨具有良好的摩擦特性和耐磨性，它与铸铁搭配的导轨副摩擦系数较低，在无润滑油的情况下仍有较好润滑和防止爬行的效果。
其抗压强度比导轨软带要高，尺寸稳定，因而可使用在大型、重型数控机床上。
2滑动导轨结构形式机床滑动导轨设计时，常用的导轨结构有三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨三种。
2.1三角形滑动导轨如图1所示，导轨由凸三角形（山形）动轨与凹三角形（V形）静轨组成滑动导轨副，导轨斜面同时起着支承和导向作用。
数控机床液体静压导轨结构的优化设计
数控机床液体静压导轨结构的优化设计摘要：数控机床的导轨性能对数控机床的加工中心有着直接的影响，常规材料制造的机床导轨产生的动力学与热力学无法满足现代的高精度零件加工，为了提高数控机床的加工精准度，采用液体静压导轨并对导轨进行了改进。
本文以某型号数控机床加工中心的液体静压导轨为研究对象，并对液体静压导轨进行了改进，通过合理的数据假设进行设计，从而增加数控机床加工的精准性。
首先强化液体静态导轨的内部结构，其次对数控机床液体静压导轨的性能进行分析，最后针对液体静压导轨表面进行设计，将U-V形沟槽与V形沟槽进行减阻对比。
实验模拟结果表明：液体静压导轨的静压变形最大值较小，导轨油垫进行了完善设计；U-V形沟槽在减阻上面有着显著的效果，可以有效地改善液体静压的综合性能，并对数控机床的导轨设计提供参考意见。
关键词：数控机床；液体静压导轨；结构设计引文：随着现代化发展越来越快，人们对生活和工作的现代化产品要求越来越便利，导致现在产品的做工需要更加精密，因此各行各业对精密数据机床的需求更加地迫切。
在这样的大环境下，我国科研人员研究出了具有独立产权的精密数控机床，并以此为基础进行了改进和完善，本文以液体静态导轨作为研究对象，通过对导轨的改进提高切削功能与刀具的寿命，并在导体表面进行了合理的设计和完善，采用对比手段进行对照，得出最佳的液体静态导轨设计方案，从而提高数控机床中心加工技术的精准性，为推进现代化科技发展奠定基础[1]。
1液体静压导轨的分析与结构设计1.1液体静压导轨分析液体静压导轨是一种卧式加工中心，其导轨表面能有效地减阻。
图1显示了卧式加工中心的结构图。
在机床加工时，采用液体静压导轨对立柱进行支撑、固定和引导，以减少立柱和床身之间的摩擦，从而传导刀具与工件的作用力，使数控机床加工更加的精准[2]。
图1 卧式加工中心结构示意图例如，在一个经典的车床加工过程中，其主要的加工程序中：切削量f=0.5mm/r，则切削速度 vc=150 m/min，其它的参数都是通过参考相关的设计手册得到的。
导轨的设计与选择
一、导轨的设计与选择。
1、对导轨的要求1）导轨精度高导轨精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线和它与有关基面之间的相互位置的准确性。
无论在空载或切削工件时导轨都应有足够的导轨精度，这是对导轨的基本要求。
2）耐磨性能好导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中保持一定导向精度的能力。
因导轨在工作过程中难免磨损，所以应力求减少磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。
3）足够的刚度导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，因此要求轨道应有足够的刚度。
4）低速运动平稳性要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。
5）结构简单、工艺性好导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。
2、对导轨的技术要求1）导轨的精度要求滑动导轨，不管是V-平型还是平-平型，导轨面的平面度通常取0.01〜0.015mm,长度方面的直线度通常取0.005〜0.01mm;侧导向面的直线度取0.01~0.015mm, 侧导向面之间的平行度取0.01〜0.015mm,侧导向面对导轨地面的垂直度取0.005〜0.01mm。
2）导轨的热处理数控机床的开动率普遍都很高，这就要求导轨具有较高的耐磨性，以提高其精度保持性。
为此，导轨大多需要淬火处理。
导轨淬火的方式有中频淬火、超音频淬火、火焰淬火等，其中用的较多的是前两种方式。
二、导轨的种类和特点导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨等三大类。
1）滑动导轨：是一种做滑动摩擦的普通导轨。
滑动导轨的优点是结构简单，使用维护方便，缺点是未形成完全液体摩擦时低速易爬行，磨损大，寿命短，运动精度不稳定。
滑动导轨一般用于普通机床和冶金设备上。
2）滚动导轨的特点是：摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现"爬行"现象，故运动均匀平稳。
机床导轨设计资料
修不便
处，多用于横梁、立柱、
摇臂导轨
导轨常用防护罩
（4）按受力状况分：
开式导轨：在部件自重和外载作用下，导轨面在 全长上可以始终贴合的导轨。
闭式导轨：在较大的倾覆力矩时，部件自重不能 使导轨面贴合，必须用压板作为辅助 导轨面保证主导轨面贴合的导轨。
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2.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。
斜镶条调整
调整容易、受力均匀，但制造较难。
第二节 普通滑动导轨
一、直线运动滑动导轨 1.直线运动导轨的截面形状 直线运动导轨截面的基本形状主要有四种：三角形、矩形、燕尾形和圆柱
形，每种之中还有凸凹之分。
上述四种截面的导轨尺寸已经标准化了，可参看有关机床标准。
2. 直线运动导轨的组合
机床直线运动导轨通常由两条导轨组合而成，如图。
双矩形导 轨有宽式和窄 式组合，如图。
二、回转运动滑动导轨 回转运动导轨的截面形状有平面、锥面和V形面三种，如图。
平面环形导轨如图a具有承载能力大、工作精度高、结构简单、制造方便的
优点。
锥面环形导轨如图b的母线倾角常取30º，可以承受一定的径向载荷。 V形面环形导轨如图c、d、e可以承受较大的径向载荷和一定的颠覆力矩。
➢燕尾形导轨 – 制造较复杂，磨损不能补偿， 尺寸紧凑，调整（间隙）方便。
数控机床的典型结构与部件
第2章数控机床的典型结构与部件2.1 数控机床的结构特点及要求2.1.1数控机床的结构特点由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：（1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。
（2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。
（3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。
（4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。
（5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。
2.1.2数控机床的结构要求及措施1．提高机床的静、动刚度在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。
而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。
因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。
为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。
1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。
2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。
表2-1给出了方形截面立柱在加筋前后的静刚度比值。
从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度均提高。
表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度1 1 11.24 1.17 1.381.34 1.21 8.861.63 1.32 17.73）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。
常采用液压平衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左右移动对横梁变形的影响。
制作导轨的机械加工流程
制作导轨的机械加工流程机床核心---直线导轨一、导轨的功能尽管导轨系统的形式是多种多样的，但工作性质都是相同的，机床工作部件在指定导轨系统上移动，尤如火车沿着铁轨在指定的方向上行驶。
主要体现如下三种基本功能：1、为承载体的运动导向；2、为承载体提供光滑的运动表面；3、把机床的切削所产生的力传到地基或床身上，减少产生的冲击对被动加工零件的影响。
沿导轨系统的运动，大多数为直线运动，也有少数为弧线运动。
直线导轨的很多技术可以直接应用弧形导轨。
支承和引导运动构件沿着一定轨迹运动的零件称为导轨副，也常简称为导轨。
运动部件的运动轨迹有直线、圆或曲线，滚动圆导轨可归人滚动推力轴承，曲线导轨在机械中极少应用。
导轨在机器中是个十分重要的部件，在机床中尤为重要。
机床的加工精度与导轨精度有直接的联系，小批量生产的精密机床，导轨的加工工作量占整个机床加工工作量的40%左右。
而且，导轨一旦损坏，维修十分困难。
按运动学原理，所谓导轨就是将运动构件约束到只有一个自由度的装置。
导轨副中设在支承构件上的导轨面为承导面，称为静导轨，它比较长；另一个导轨面设在运动构件上，称为动导轨，它比较短。
具有动导轨的运动构件常称为工作台、滑台、常用导轨面有平面和圆弧面。
圆弧导轨面构成圆柱形导轨；不同的平导轨面组合，构成矩形导轨面间的摩擦为滑动摩擦者称为滑动导轨，在导轨面间置人滚动元件，使摩擦转变为滚动摩擦者称为滚动导轨。
导轨有闭式和开式之分，闭式导轨可以承受倾覆力矩，而开式导轨则不能。
2015 年，我国出台《中国制造2025》，全面推进实施强国战略，这是我国实施制造强国战略的第一个十年的行动纲领，强调加快推动新一代技术信息与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。
在智能制造里面，机床被誉为工业“母机”，特别是数控机床已日益成为装备制造业的主力加工设备，其数量的多少和技术的高低，不仅是一个地区装备制造业发展水平的重要标志，更是一个国家竞争力强弱的重要体现。
导轨设计
1、压板 压板用来调整辅助导轨面的间隙， 承受颠覆力矩，用配刮垫片来调整间隙
2、镶条
镶条用来调整矩形导轨和燕尾 形导轨的侧向间隙，镶条应放在导 轨受力较小的一侧。
常用的镶条有平镶条和斜镶条二 种：①平镶条截面为矩形或平行四 边形，厚度均匀相等，由螺钉调整 间隙 易变形、刚度低，目前少用。 图3－106
缺点；刚性差，受力后产生变 形，对精度要求高的机床有影响。
粘贴塑料软带一般粘贴在较短 的动导轨上，表面开直线形或三字 形油槽，配对金属导轨面的粗糙度 要求在0.4~0.8μm，硬度在25HRC以 上。
比压<0.6~1×106帕
（厚度在0.1~10mm环氧树脂室温24小 时，厚的用埋头螺钉固定）
2、金属塑料复合导轨
卸荷导轨用来降低轨面的压力， 减小摩擦阻力，提高导轨的耐磨性 和低速运动平稳性。
1、机械卸荷
图3-115是常用的机械卸荷装置， 导轨上的一部分载荷由支承在辅助 导轨面a上的滚动轴承承受，卸荷力 的大小通过螺钉和碟形弹簧调节， 卸荷点的数目由动导轨上的载荷和 载荷系数决定。
卸荷系数 H表H示导轨FFH卸w 荷量的大小 式（中N）F—w—导轨上一个支承所承受的载荷
F 力（N）H—— 导轨上一个支座的卸荷
H =0.7大、重型机床 H ≤0.5高精度机床
2、液压卸荷导轨 图3－116（略） 3、自动调节气压卸荷导轨 图3－117（略）
（四）滚动导轨
在静、动导轨面之间放置滚动 体如滚珠、滚柱、滚针滚动导轨块 组成滚动导轨。图3－118
优点：摩擦因数小，动、静摩 擦因数很接近，摩擦力小，启动轻 便，运动灵敏，不易爬行，磨损小， 精度保持性好、寿命长，有较高的 重复定位精度，运动平稳，可采用 油脂润滑，润滑系统简单。
《JB183885金属切削机床型...
CK0630型数控车床设计-毕业论文本文介绍了PFMS的车削单元,是一种型号为CK0630数控车床。
其主要内容包括PFMS的总体方案、CK0630型数控车床的总体设计、床身单元总体设计以及尾架机构。
着重阐述了床身部件以及导轨的设计和尾架机构的设计。
机床的床身是整个机床的基础部件,一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。
本设计的导轨为滑动式的,因为它具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。
而在导轨的最右边则是尾架紧贴在它的两侧,通过螺母、螺栓以及压板来紧固。
这种结构,可以保证尾架的定位精度。
关键词:车床;导轨;尾架;床身毕业设计说明书(论文)外文摘要Title The Cutting Unit of PFMSAbstractThis article has introduced the cutting unit of PFMS is a sort of CK0630 lathe of numerical control. Its major content includes the overall scheme of PFMS,the number of CK0630 controls the total design and an organization of tails of the total design, the bed body unit of the lathers. Emphasized to elaborate the bed body parts and lead the design of the track and the design of an organization of tails. The bed of the tool machineis the whole foundation parts of tool machine, general use to place to lead the track, the principal axis a parts with important etc. The origin design of lead the track as glide type, because it has the structure simple, the manufacturing convenience, contact is just a big etc. advantage. But at lead the track most the right side then the tail sticks in its two sides tightly, passing the nut, stud bolt and the plank to come tightly solid. This kind of structure, can guarantee the fixed position accuracy of the tail.Keywords : Lather; track; Tail; Bed目录目录0前言 1第一章总体方案 31.1调查研究 31.2总体布局 41.3总联系尺寸图设计 4第二章车床总体设计 62.1 车床设计应满足的基本要求 62.2 车床总体布局72.2.1 车床总体布局的影响因素72.2.2 机床主要参数的确定7第三章单元传送装置 93.1 同步带传动设计93.2 滚珠丝杠螺母传动装置113.3 进给伺服系统设计123.4 导轨的设计13第四章混合加工编码与识别164.1 物料编码的定义及方法164.2 物料编码的选择17第五章改进创新措施 185-1 创新设计185-2 改进措施19第六章结论21参考文献22总结24致谢 27前言柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成,能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System),英文缩写为FMS。
车床设计手册
车床设计手册
车床设计手册是一本详细介绍车床设计的专业手册，包含了车床设计的各个方面。
以下是车床设计手册的主要内容：
1.车床概述：介绍车床的基本概念、分类、应用范围和发展历程等。
2.设计基础：介绍车床设计的基本原理和基础知识，如机械运动学、
材料力学、热力学等。
3.总体方案设计：介绍车床的总体设计方案，包括机床的布局、传
动系统、冷却系统、排屑系统等。
4.主轴设计：详细介绍主轴的设计方案，包括主轴的结构、材料、
轴承配置、回转精度等。
5.导轨与滑块设计：介绍导轨和滑块的基本概念、分类和应用，以
及导轨和滑块的具体设计方法。
6.刀具设计：介绍车床刀具的基本概念、分类和应用，以及刀具的
具体设计方法。
7.辅助装置设计：介绍车床辅助装置的基本概念和应用，如冷却装
置、夹具、防护装置等。
8.性能测试与评估：介绍车床性能的测试与评估方法，包括精度测
试、刚度测试、动态特性测试等。
9.设计案例分析：通过具体的车床设计案例，详细分析设计过程和
设计方案的优缺点。
10.经验总结与展望：总结车床设计的经验教训和未来发展方向，为
车床设计提供参考和借鉴。
以上是车床设计手册的主要内容，通过阅读这本手册，可以帮助机械工程师系统地了解和掌握车床设计的各个方面，提高车床设计的水平和质量。
机床直线导轨的结构设计安装及调试
优秀的导轨系统可以使加工机床获得更快的进给速度。
在各种不同类型的导轨中，直线导轨具有快速进给的特点。
直线导轨又称为线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，适用在直线往复运动场合，可以承担一定的扭矩，而且可以在高负载的情况下实现高精度、快进给的直线运动。
直线导轨的构成:直线导轨与平面导轨一样，具备两个基本组件：一是作为导向的固定组件，二是移动组件。
作为导向的导轨一般采用淬硬钢材料，经精磨后置于安装平面上，其基本功能类似于轴承环。
直线导轨横截面的几何形状比平面导轨要复杂得多，需要加工出沟槽以利于滑动组件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床及导轨要完成的功能。
直线导轨的移动组件和固定组件之间不是像平面导轨那样使用中间介质，而是用滚动钢球代替。
这种结构摩擦系数小、灵敏度高，更容易满足高速运动部件的工作要求。
机床的工作部件移动时，钢球就在支架沟槽中循环流动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的使用寿命。
固定组件安装有“v”字形结构的钢球支架，包裹着导轨的顶部和两个侧面。
为了支撑机床的工作部件，一套直线导轨至少有四个支架，对于支撑大型工作部件的情况，支架的数量可以多于四个。
直线导轨的设计:直线导轨系统的设计，其基本原则在于保证固定组件和移动组件之间有最大的接触面积，这样不仅可以提高系统的承载能力，而且也能够扩大系统的承受力面积，使间歇切削或重力切削产生的冲击力被扩散到尽可能大的区域。
为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种分类，最常用且最具有代表性的有两种：一种称为哥待式，又称为尖拱式，其形状是半圆形的延伸，接触点为半圆的顶点；另一种称为圆弧形。
无论采用哪一种结构，其目的只有一个，那就是力求使更多的滚动钢球半径与导轨接触，这是决定系统性能的关键。
直线导轨的加工和调试:由于直线导轨使用的都是标准部件，加工起来比较简单。
对于机床制造厂来说，唯一需要做的就是加工一个安装导轨的平面并校调导轨的平行度。
当然，为了保证机床的运行精度，对床身或立柱进行少量的刮研是有必要的。
机床应该具备的三个组成部分
机床应该具备的三个组成部分
机床通常由以下三个主要组成部分：
1. 机床本体：机床本体是机床的基础部分，它包括床身、工作台、立柱、导轨等结构。
机床本体的设计和制造质量直接影响到机床的稳定性、精度和刚性。
机床本体需要具备足够的强度和刚性，以承受加工过程中的力和振动，并确保工件的加工精度。
2. 动力和传动系统：动力和传动系统为机床提供动力源和运动传递。
它包括电动机、减速器、传动轴、皮带、齿轮等部件。
动力和传动系统的性能将直接影响机床的加工效率和加工精度。
高效、稳定的动力和传动系统能够提供足够的动力，并将动力准确地传递给刀具或工件，以实现期望的加工效果。
3. 控制系统：控制系统是机床的“大脑”，它负责控制机床的各种动作和功能。
控制系统包括数控系统、电气控制元件、传感器、人机界面等。
控制系统的先进程度和功能将决定机床的自动化程度和加工精度。
现代机床通常配备先进的数控系统，能够实现高精度的加工控制，并提供丰富的功能和编程选项。
以上三个组成部分是机床的核心要素，它们相互协作，共同实现机床的加工功能。
除了这三个部分，机床还可能包括其他辅助设备，如冷却系统、润滑系统、刀具库等，以提高机床的性能和可靠性。
不同类型和规格的机床在具体结构和配置上可能会有所差异，但以上三个组成部分是机床的基本构成。
数控机床的导轨 一、对导轨的基本要求(1) 导向精度是指机床运动部件
数控机床的导轨一、对导轨的基本要求（1）导向精度是指机床运动部件导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。
在导轨副中，运动的一方叫做动导轨，不动的一方叫做支承导轨。
动导轨相对于支承导轨通常作直线运动或回转运动。
1.对导轨的要求（1）导向精度高。
导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性，以及它和有关基面之间的相互位置的准确性。
影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度、导轨的接触精度、导轨的结构形式及导轨和基础件的结构刚度和热变形，对于静导轨还有油膜的刚度等。
（2）刚度足够。
导轨的刚度表示导轨在承受动、静载荷下抵抗变形的能力。
若刚度不足，会直接影响部件之间的相对位置精度和导向精度，还会使得导轨面上的比压分布不均，加重导轨的磨损，因此，要求导轨应有足够的刚度。
（3）耐磨性好。
导轨的不均匀磨损，会降低导轨的导向精度，因而影响机床的加工精度。
在实际中，数控机床常采用摩擦系数小的滚动导轨和静压导轨，以降低导轨的磨损。
（4）高、低速平稳性好。
在导轨作高速、低速运动时，应使导轨运动平稳，高速进给时不产生振动，低速进给时不产生“爬行”现象，以保证被加工零件的加工精度和表面质量。
（5）结构简单、工艺性好。
在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。
2.导轨的基本类型及特点导轨按运动轨迹可分为直线导轨和圆周运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨；按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
（1）滑动贴塑导轨。
是在运动导轨的滑动面上贴上一层由化学材料组成的抗磨塑料薄膜软带，构成金属对塑料的摩擦形式，来提出高导轨的耐磨性，降低摩擦系统。
数控机床常用的直线运动滑动贴塑导轨的截面形状的组合形式主要有三角形—矩形、矩形—矩形两种，如图3－31和图3－32所示。
这两种导轨都具有刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便的特点。
同时在运动导轨上都贴有塑料带，以减少“爬行”现象，提高低速性能和导轨的寿命。
数控机床的主要零件和组成部分简介
数控机床的主要零件和组成部分简介数控机床是一种通过计算机控制工作台运动轨迹和切削工具切削加工零件的高精度设备。
它由许多主要零件和组成部分组成，这些零件和组成部分共同工作，确保机床的正常运行和加工质量。
本文将介绍数控机床的主要零件和组成部分。
数控机床的主要零件之一是床身，它是机床的主体部分，承载和支撑各个组件。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有高强度和稳定性，为机床提供了坚固的基础。
床身上的滑轨是数控机床的关键组成部分之一。
滑轨分为纵向导轨和横向导轨。
纵向导轨用于工作台的上下移动，而横向导轨用于刀架或工作台的前后移动。
滑轨通常由硬质合金或线性导轨制成，具有高硬度和耐磨性，确保了精度和稳定性。
数控机床的刀架是安装切削工具和刀具的部件，用于进行加工操作。
刀架可以进行自动换刀，并具有不同的刀具安装座，以适应不同的加工需求。
刀架通常由铸铁或钢制成，并具有高刚性和稳定性。
刀具是数控机床的重要零件，用于进行零件的切削加工。
刀具的种类繁多，包括车刀、铣刀、钻头等。
不同种类的刀具可以实现不同的切削形式和加工效果。
刀具通常由高速钢或硬质合金制成，具有高硬度和耐磨性。
数控机床的主轴是刀具的驱动部分，它通过电机将旋转动力传递给刀具，实现切削加工。
主轴通常由电机、轴承和主轴箱组成。
电机提供动力，轴承支撑主轴的旋转，主轴箱起到固定和保护主轴的作用。
主轴具有高速度和高精度，能够实现高效的切削加工。
数控机床还包括控制系统和编程系统。
控制系统由计算机、控制器和传感器组成，用于控制机床的运动和加工过程。
编程系统用于编写和编辑加工程序，指导机床进行加工操作。
控制系统和编程系统使得数控机床具有高自动化和高精度的特点，大大提高了加工效率和加工质量。
总之，数控机床的主要零件和组成部分共同发挥作用，实现了高精度和高效率的切削加工。
床身、滑轨、刀架、刀具、主轴以及控制系统和编程系统都是数控机床不可或缺的部分。
随着技术的不断进步，数控机床的零件和组成部分也在不断更新和优化，以适应越来越复杂和精细的加工需求。
第十三讲 机床支承件与导轨设计
支承件截面形状不同，即使同一材料、相等 的截面积，其抗弯和抗扭惯性矩也不同。
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支承件结构设计
支承件截面形状与选择
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支承件结构设计
这两个力矩使摇臂产生弯曲和扭转变形。使 主轴偏离其正确位置。
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支承件结构设计
摇臂形状选择原则：
➢ 截面形状应为空心矩形。四周尽量封闭。 ➢ 竖向尺寸应大于横向尺寸。但由于扭矩的存在，
这两个方向的尺寸不宜相差太大。 ➢ 摇臂靠近立柱处的根部弯矩最大，往自由端逐渐
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提高支承件的Biblioteka 刚度数控车床床身截面图：倾斜式空心封闭 箱形结构，排屑方便，抗扭刚度高。
2021/7/14
加工中心床身截面图 ：采用三角形 肋板结构，抗扭抗弯刚度均较高。
Metal Cut3ti2ng & Machine Tools
提高支承件的静刚度
立柱和摇臂——梁类件； 底座——板类件； 主轴箱——箱形件。
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支承件结构设计
摇臂钻床受力分析（转矩T、进给力Ff）
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支承件结构设计
摇臂受力分析（转矩T、进给力Ff）
1、yz平面内：
应满足要求： 足够的刚度和较高的刚度—质量比。 排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。 较好的动态特性（提高固有频率）：
机械机床毕业设计65数控车床纵向进给及导轨润滑机构设计说明书
0前言一．我国数控产业的现状当前，我国的数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期。
也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。
我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术上（包括核心技术），已达到国外先进水平。
目前，已新开发出数控系统80种。
自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。
二．数控产业发展面临的问题当前,我国数控机床产业面临的挑战是国内市场占有率偏低。
据有关资料表明,1999年国产数控机床的市场占有率仅为38.88%。
造成这种严峻的形势,除客观原因外,主要是产品的质量、可靠性不过硬。
“十五”期间,我国机械制造工业正朝着精密化、柔性化、集成化、自动化、智能化方面迅速发展,国内数控机床需求强劲,我国数控机床产业适逢极好的发展机遇。
然而,我国加入ＷＴＯ后,国外生产的数控机床将会更多的进入我国市场,市场竞争更为激烈。
提高国产数控机床市场占有率,关键在于提高质量和可靠性。
几年来,经过对国内外数控机床的机械结构剖析和使用性能的调研,探索和总结了数控机床机械结构设计和制造的新技术。
现时主要存在有以下几个问题：1．缺乏产业规模2．缺乏发展数控产业的政策和技术配套体系3．缺乏技术创新，产品更新和产业调整的内在动力4．面临国外强手竞争的巨大压力三．数控机床简介数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是综合应用计算机技术、精密测量及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。
数控机床作为实现柔性制造系统、计算机集成制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段,是机电一体化技术的重要组成部分。
随着科学技术的迅速发展,数控技术的应用范围日益扩大。
数控机床已成为现在机械制造业中的主要技术装备。
四．经济型数控车床的改造纵横向进给系统原机床挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠,光杠等全部拆除,纵、横向以伺服电机作为驱动元件,经一级齿轮减速转矩增大后,由滚珠丝杠传动。
机床课件__导轨(2)
第六节 直线滚动导轨
第七节 导轨的润滑与防护
一、导轨的润滑
1、目的：为了降低摩擦力、减少磨损、降低温度 和防止生锈。
2、要求：润滑油要清洁、油量可以调节、元件要 可靠并有安全报警装置。
3、方式： （1）人工定期向导轨面浇油。 （2）在运动部件上装油杯，使油沿油孔流或滴向
4、（黄铜H62、H68）。
四、塑料
1、应用：在动导轨上镶装塑料软带。与淬硬 的铸铁支承导轨和镶钢支承导轨组成导轨 副。
2、特点：摩擦系数低、耐磨性高、抗撕伤能 力强、低速时不易出现爬行、加工性和化 学稳定性好、工艺简单、成本低等优点。
3、材料： （1）塑料软带：氟塑料导轨软带 （2）三层复合材料的导轨板
➢ 三角形导轨：磨损后，能自动补偿间隙，导向精 度随其顶角的减小而提高，但顶角的减小使承载 能力和刚性下降；三角形导轨的制造工艺较复杂。
➢ 矩形导轨：承载能力大，刚性较高，形状规则， 制造和维修方便；但矩形导轨侧面有间隙，导向 精度较低。
➢ 燕尾形导轨：高度尺寸小，结构紧凑，能承受颠 复力矩；但燕尾形导轨磨擦阻力大，制造工艺复 杂。
五、导轨副材料的选用
1、选用原则：
（1）为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承 导轨应分别采用不同的材料。 如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理 使双方具有不同的硬度。
（2）在直线运动导轨中，长导轨用较耐磨、硬度 较高的材料制造。
2、滑动导轨副中，常用材料匹配
（1）动导轨采用镶装氟塑料导轨软带，支承导轨 采用淬火钢或淬火铸铁；
➢对导轨材料的要求：耐磨性高、工艺性好、 成本低等。
一、铸铁
1、特点：成本低，有良好的减振性和耐磨性，易
直线导轨的结构设计(含滚动导轨)
直线导轨的结构设计（含滚动导轨）来源：作者: 江苏泰州市德基数控机床技术部发表于:2007-5-18 已阅读1121次1 导轨的作用和设计要求当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。
对导轨的要求如下：1.一定的导向精度。
导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。
2.运动轻便平稳。
工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。
导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。
导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。
运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。
为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。
应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。
在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。
必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容设计导轨应包括下列几方面内容：1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。
3 导轨的结构设计1. 滑动导轨(1) 基本形式（见图21-10）图21-10三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。
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第四章 机床主要部件设计 本章讲授内容
第一节 主轴组件设计 第二节 支承件设计 第三节 导轨设计 第四节 滚珠丝杠螺母副机构简介
(guide rail, sliding guide)
第三节 导轨设计
一、导轨的功用和分类
1.功用：承受载荷和导向。承受安装在导轨上的运动部件及工 件的质量和切削力，引导运动部件沿一定的轨迹运动。
维护。 对于刮研导轨，应尽量减少刮研量。 对于镶装导轨，应做到更换容易。
第三节 导轨设计
二、滑动导轨结构设计
1.导轨的截面形状选择 要使动导轨严格按规定的轨迹运动，必须限制五个自由度。因 导轨的摩擦面宽度较小，故导轨可视为 窄定位板。
① 双矩形导轨
ห้องสมุดไป่ตู้
两个窄支承平面 一个定位面，限制 3
a、b 构成 个自由度
第三节 导轨设计
③ 双三角形导轨
第三节 导轨设计
④ 燕尾形和矩形导轨的组合
这组导轨调整方便，承载力矩大。广泛用在机床的横梁、立柱、 摇臂导轨中。
第三节 导轨设计
⑤ 双燕尾形导轨
是一种不用辅助导轨副的闭式导轨。导轨高度小，可承受颠覆 力矩。
燕尾导轨是过定位，必须用镶条调整摩擦面的间隙。由于结构 原因，此导轨刚度差，加工、检验、维修不方便。
2.分类及应用 （1）按运动性质分为 ◆ 主运动导轨 用于刨床、拉床、插 齿机的主运动导轨。
◆ 进给运动导轨 用于机床的进给系统中。
◆ 移置导轨 可调整部件之间的相对位置， 在机床中没有相对运动。如：卧式车床的尾座 导轨。
第三节 导轨设计
（2）按摩擦性质分为 滑动导轨、滚动导轨。 静压滑动导轨 液体摩擦，导轨间有压力油膜层，靠液压系统
图c：间隙调整后，再拧紧紧固螺栓。平镶条调整方便。
第三节 导轨设计
① 平镶条调整间隙
第三节 导轨设计
② 斜镶条调整间隙 调整方式：将动导轨的一面做成与镶条斜度相同，方向相反的 斜面，通过斜面配合，纵向移动镶条来调整导轨横向间隙。
图a：用螺钉推动镶条 纵向移动，结构简单，调 整方便。
缺点：螺钉的凸肩和镶 条沟槽间的间隙会引起镶 条在运动中窜动。
第三节 导轨设计
图b：用双螺钉调节，能 避免镶条窜动，性能较好。
y,
x,z
窄支承平面 c 限制 2 个自由度 x，y
导轨制造容易，刚度和承载能力大，安装调整方便。但侧导向 需用镶条调整间隙补偿导轨面的磨损。广泛用于普通精度的中型车 床、组合机床、升降台铣床、数控机床等。
第三节 导轨设计
② 三角形和矩形导轨的组合
导轨的导向性好，制造方便、刚 度高。广泛用于车床、磨床、龙门 铣床、龙门刨、滚齿机、坐标镗床 的床身导轨。
图a ：通过精
图b：通过改变
图c：通过压板
磨或刮削压板厚 垫片层数和垫片厚度 和导轨间的平镶条调
度调整间隙。
调整间隙。
节间隙。
第三节 导轨设计
（2）矩形导轨和燕尾导轨的间隙调整 采用镶条来调整矩形导轨和燕尾导轨的侧面间隙。镶条应装在
导轨受力较小的一侧，以提高刚度。 ① 平镶条调整间隙
图a、图b：平镶条较薄，全长只由几个螺钉调整间隙，镶条在 几个点上受力，因此镶条易变形，刚度较低。
第三节 导轨设计
导轨应满足的基本要求
2）精度保持性：导轨设计制造的关键，也是衡量机床优劣的 重要指标之一。影响精度保持性的主要因素是磨损，即导轨 的耐磨性。
刚度不足，影响部件之间的相对位置精度和导轨的导向 精度，使导轨面上的比压分布不均，加剧导轨的磨损。
耐磨性——导向精度能否长期保持。导轨耐磨性与导轨材 料、导轨面的摩擦性质、导轨受力情况及两导轨相对运动速 度等有关。
对于三角形导轨，减小其顶角α，导轨的导向性能提高，但承 载能力下降。
一般机床取α= 900，重型机床取α≥900，精密机床和滚齿机取 α < 900。
第三节 导轨设计
③ 双三角形导轨
这种导轨不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保 持性好。但工艺性差，加工、检验和维修不方便，只能配加工。
多用于精密机床，如丝杠车床、导轨磨床、齿轮磨床等。
第三节 导轨设计
（3）按结构形式分为 开式导轨、闭式导轨 。 开式导轨 是利用部件质量和载荷，使导轨副在全长上始终保 持接触的导轨。 开式导轨不能承受较大颠覆力矩。用于大型机床的水平导轨。 闭式导轨 是在开式导轨上增加辅助导轨而构成。 如图，压板和床身导轨下底面 a 组成的辅助导轨。
闭式导轨能保持导轨副始 终接触，故能承受较大的颠 覆力矩。
提供压力油膜。用于高精度机床进给导轨。 动压滑动导轨 液体摩擦，动压油膜的形成是利用滑移速度带
动润滑油从大间隙处向狭窄处流动形成的。 适用于主运动导轨。
普通滑动导轨 混合摩擦，导轨间有一定动压效应，速度较低， 导轨面处于接触状态。用于大多数普通机床。
滚动导轨 导轨面之间装有滚动元件（钢球），靠钢球的滚动 摩擦引导部件运动。广泛用于数控、精密和高精度机床。
第三节 导轨设计
• 导轨具有承载和导向功能，且多数导轨的摩擦状态为混合 摩擦
• 机床导轨的质量在一定程度上决定了——机床的加工精度； 工作能力和使用寿命。
第三节 导轨设计
导轨应满足的基本要求
1）导向精度 导向精度：直线运动导轨的直线度（直线性）或者 圆周运动导轨的圆度（真圆性）。 导轨同其它运动件之间相互位置的准确性影响因素： （1）导轨的几何精度 （2）结构形式 （3）导轨及其支承件的自身刚度 （4）油膜刚度 （5）热变形等
用于受力小，结构层数多，间隙调整方便处，如牛头刨床滑枕导 轨、卧式车床的刀架导轨等。
第三节 导轨设计
• 滑动摩擦导轨截面的常用形式 凸形导轨 – 不易存屑、脏物、润滑油，低速使用。 凹形导轨 – 与上相反，高速导轨，需保护装置。
第三节 导轨设计
2.导轨间隙的调整
（1）辅助导轨间隙调整
采用压板 调整辅助导轨面间隙，承受颠覆力矩。
第三节 导轨设计
导轨应满足的基本要求
3）低速运动平稳性：保证在作低速运动或微量位移时不出 现不平稳现象。
影响：使加工表面粗糙度增大；定位运动时的不平稳， 将降低定位精度。
影响因素：导轨的结构和润滑；动、静摩擦系数的差值； 传动动导轨运动的传动系统的刚度等。
第三节 导轨设计
导轨应满足的基本要求
4）结构工艺性 在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和