第十二章机床导轨的设计介绍

三、有色金属 有色金属作导轨主要是镶装结构 材料特点是耐磨性较高，可防止撕伤，保 证运动的平稳性和移动精度 与铸铁的支承导轨相搭配，多用于重型机 床的动导轨上 主要牌号：锡青铜 ZQSn6-6-3 铝青铜 ZQAl 9-4





四、塑料 在动导轨上镶装塑料 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 应用范围： 在各类机床上都有应用，特别是用在精密 机床、数控和重型机床的动导轨上



它们可互相组合（见图）

⑴矩形导轨： 承载能力大、刚度高、制造简单、检验和 维修方便等优点。适于载荷较大而导向精 度要求略低的机床

⑵三角形导轨： 磨损时自动补偿磨损量，不产生间隙， 导向精度高。 导轨顶角越小，导向性越好，但摩擦力也 越大。 小顶角用于轻载荷精密机械，大顶角用于 大型或重型机床。 三角形导轨结构有对称式和不对称式两种

滚动导轨：滚珠导轨 滚柱导轨 滚针导轨


⑵按受力状况分 开式导轨 闭式导轨





二、导轨应满足的要求 1、导向精度 ⑴几何精度 直线度 水平平面 竖直平面 平行度 ⑵接触精度 按 JB2278规定 25x25 mm2 接触点数 磨削和刮研 2、刚度高、承载能力大 包括自身刚度和接触刚度
常用压板、鑲条来调整导轨的间隙


（1）压板：用来调整导轨面的间隙和承受 颠覆力矩
压板调整导轨面的间隙有三种结构：


（2）鑲条：调整矩形导轨和燕尾形导轨的 侧向间隙。常用的鑲条有平鑲条和斜鑲条 (楔形)两种 平鑲条：

斜鑲条：（厚度的变化） 斜度为 1︰100～1︰40
第三节

导轨的材料
淬火钢和氮化钢作支承导轨，可大幅提高导轨的 耐磨性 常用镶钢导轨材料有： ①合金工具钢或轴承钢 9Mn2V、CrWMn、GCr15 等 HRC≥60 ②高碳工具钢 T8A、T10A 等 HRC≥58






③中碳钢 45﹟、40Cr HRC≥48 ④ 低碳钢 20Cr 渗碳淬硬 HRC≥60 ⑤氮化钢 38CrMoAlA 渗氮处理 表面硬度 HV≥850 （维氏硬度）


1、塑料软带 主要是氟塑料导轨软带，粘接在动导轨上 组成：以聚四氟乙烯为基体，添加一定比 例的耐磨材料 优点：摩擦系数低，约为铸铁—铸铁的1/3 动、静摩擦系数相近，防爬性能好 耐磨性可提高 1～2倍 可自润滑 磨损可更换，磨粒可嵌入塑料 局部压强很大的导轨不宜采用


（2）wenku.baidu.com矩形导轨：
承载能力大、制造简单。导向方式有两 种——宽式组合和窄式组合


（3）矩形和三角形导轨的组合： 导向性好，刚性高，制造方便，应用最广

（4）矩形和燕尾形导轨的组合： 能承受较大力矩,调整方便，多用在横梁、 立柱、摇臂导轨中

⑸双圆柱导轨组合： 常用于拉床、机械手上

（3）双锥面导轨：
能承受较大的径向力，轴向力和一定的颠 覆力矩，制造研磨均较困难，同轴度不容 易保证，当床身与工作台热变形不同时， 两导轨面不同时接触

三、导轨间隙的调整
导轨面的间隙对机床工作性能有直接影响， 如果间隙过大，影响运动精度和平稳性； 间隙过小，运动阻力大，导轨的磨损加快。 因此必须保证导轨具有合理间隙，磨损后 又能方便地调整



二、圆周运动导轨 回转运动导轨的截面形状有三种： 平面环形、锥面环形和双锥面环形导轨。 （1）平面环形导轨： 结构简单、制造方便、能承受较大的轴向 力，但不能承受径向力，因而必须与主轴 联合使用，由主轴来承受经向载荷

（2）锥面环形导轨：

除能承受轴向载荷外，还能承受一定的径 向载荷，但不能承受较大的颠覆力矩。导 向性比平面环形好，但制造较困难，锥面 与轴心线的同轴度不容易保证




3、精度保持性好 主要由耐磨性决定 导轨的磨损有：磨粒磨损 粘接磨损（咬合） 接触疲劳 4、低速运动平稳性 导轨低速运动或微量位移时，不产生爬行 平稳性与导轨的结构、材料、润滑、动、 静摩擦系数差值、传动链刚度有关 5、结构简单、工艺性好

第二节

普通滑动导轨


一、直线运动导轨 1、直线导轨的截面形状 主要有四种： 矩形、三角形、燕尾形和圆柱形 每种导轨副中还有凹、凸之分




铸铁导轨的淬火 采用铸铁作支承导轨的，多数都要淬硬 导轨表面淬火的方法： ①感应淬火 高频淬火 中频淬火 硬度可达 45～55 HRC，耐磨性可提高近2倍 ②火焰淬火 淬硬层深，耐磨性好，但变形较大，增加 了磨削加工量


二、钢 用钢作导轨，多采用镶装结构，工艺复杂、成本 较高，钢导轨表面不允许打孔
第十二章

机床导轨的设计



第一节 概述 机床上两相对运动部件的配合面 组成一对 导轨副，运动一方为动导轨，不动的一方 为支承导轨 一、功用和分类 1、功用：导向和承载 2、分类： ⑴按摩擦性质分 滑动导轨 滚动导轨


滑动导轨：动压滑动导轨 静压滑动导轨 普通滑动导轨



对导轨材料的要求： 耐磨性高、工艺性好、成本低 主要材料有： 铸铁、钢、有色金属、塑料 一、铸铁 铸铁具有良好的减振性和耐磨性，易于铸 造和切削加工，成本低 铸铁导轨：良好的抗振性，工艺性和耐磨 性


常用铸铁： 灰铸铁 HT200 用于次要导轨、移置导轨


孕育铸铁 HT300 加入孕育剂，耐磨性好， 应用较广泛 耐磨铸铁 加入合金元素，如高磷铸铁、磷 铜钛铸铁、钒钛铸铁，耐磨性比孕育铸铁 高一倍，力学性能好，成本高，多用于精 密机床




⑶燕尾形导轨：
承载较大的颠覆力矩，导轨的高度较小， 结构紧凑，间隙调整方便。但刚度性较差， 加工检验维修都不大方便。 适于受力小、层次多、要求间隙调整方便 的部位 ⑷圆柱形导轨：
制造方便，工艺性好，但磨损后较难调整 和补偿间隙。主要用于受轴向负荷的轨， 应用较少



2、导轨的组合形式 （1）双三角形导轨：不需要鑲条调整间隙， 接触刚度好，导向性和精度保持性好，但 工艺性差，加工、检验和维修都不方便