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。缺点是：导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求高；对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。因此，滚动导轨在要求微量移动和精确定位的设备上，获得日益广泛的运用。

3）静压导轨是利用液压力让导轨和滑块之间形成油膜，使滑块有0.02-0.03mm的浮起，从而大大减小了滑块和导轨之间的

摩擦系数，但其依然属于滑动导轨副。缺点是结构复杂，且需备置一套专门的供油系统。

目前数控机床采用滚动导轨的较多，所以我们主要以滚动导轨为主作介绍。

三、滚动导轨

1、结构与优点

在承导件和运动件之间放入一些滚动体（滚珠、滚柱或滚针），使相配的两个导轨面不直接接触的导轨，称为滚动导轨

1）、摩擦阻力小，运动轻便灵活

2）、磨损小，能长期保持精度；

3）、动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现"爬行"现象。4）、驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。5）、适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约10倍。6）、能实现高定位精度和重复定位精度。

7）、能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。

8）、导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。

9）、导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。

10）、简化了机械结构的设计和制造。

滚动导轨的缺点是：

1）、导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求高；

2）、对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。

2、滚动直线导轨副的精度及选用

滚动直线导轨副分4个精度等级，即2级、3级、4级、5级，其中2级精度最高，依次递减。各等级检查项目及允差如表

3、滚动直线导轨副的使用

1、基础件上安装导轨副的安装平面的安装要求

2、导轨副联结基准面的结构形式

3、安装基面的台肩高度及倒角形式

4、滚动直线导轨副的安装调整

4、滚动直线导轨的选型与计算

1）、滚动直线导轨的选型

一般是依照导轨的承载量，先跟据经验确定导轨的规格，然后进行寿命计算。导轨的承载量与导轨规格一般有表中所列出的经验关系。

2）、滚动直线导轨的计算

滚动直线导轨的计算就是计算其距离额定寿命或时间额定寿命。而额定寿命主要与导轨的额定载荷C和导轨上每个滑块所承受的工作载荷F有关。额定动载荷C值可以从样本上查到。每个滑块所承受的工作载荷F则要根据导轨的安装形式和受力情况进行计算。

额定动载荷C是指导轨在一定的载荷下行走一定距离，90%的支承不发生点蚀，这个载荷称为滚动直线导轨的额定动载荷，这个行走距离称为滚动直线导轨的距离额定寿命。如果把这个行走距离换算成时间，则得到时间额定寿命。

5、滚动直线导轨的标记