数控机床导轨的设计

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。

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。

第四章机床导轨设计第一节 概 述一、导轨的功用和分类机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副，不动的配合面为支承导轨，运动的配合面为动导轨。

导轨副的主要功用是导向和承载，为此，导轨副只许具有一个自由度。

导向原理如图4—1所示。

图4—1导向原理导轨副按下列性质分类。

1．运动轨迹(1) 直线运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一直线。

如普通车床的溜板和床身导轨。

(2) 圆周运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一圆，如立式车床的花盘和底座导轨。

2．摩擦性质(1) 滑动导轨其中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨，它们的共同特点是导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。

(2) 滚动摩擦导轨副工作面之间装有滚动体，使两导轨面之间为滚动摩擦。

3．工作性质(1) 主运动导轨动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。

(2) 进给运动导轨动导轨作进给运动，导轨副之间的相对运动速度低。

(3) 移置导轨实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对运动。

(4) 卸荷导轨采用机械、液压或气压办法减轻支承导轨的负荷，降低静、动摩擦系数，以提高导轨的耐磨性、低速平稳性和运动精度。

二、导轨应满足的基本要求1．导向精度主要是指动导轨运动轨迹的精确度。

影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承件的刚度和热变形、静（动）压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。

2．精度保持性主要由导轨的耐磨性决定。

耐磨性与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的压强及其分布规律等因素有关。

3．刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度。

导轨的刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向精度。

导轨刚度主要取决于导轨的形式、尺寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。

4．低速运动平稳性动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩擦自激振动，即爬行现象。

爬行会降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。

三、导轨的主要失效形式1．磨损①磨粒磨损。

这里的磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒，可能是落人导轨副间的切屑微粒或是润滑油带进的硬颗粒；也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。

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。

广州机床导轨施工方案设计1. 引言导轨是机床的重要部件，直接影响机床的精度和稳定性。

在广州机床导轨的施工方案设计中，需要考虑多个因素，包括安装位置、安装方法及施工流程等。

本文将针对广州机床导轨进行施工方案设计，以确保导轨安装的准确性和稳定性。

2. 施工位置选择施工位置的选择是机床导轨施工方案设计的重要一环。

在广州机床导轨施工中，我们需要考虑以下几个因素：2.1 机床布局首先，需要了解机床的布局。

根据机床的尺寸和形状，确定导轨的安装位置和数量。

在确定导轨位置时，需要考虑机床的整体结构，以保证导轨的稳定性和工作效果。

2.2 环境因素其次，需要考虑施工环境，包括温度、湿度、噪音等因素对导轨的影响。

在广州地区特殊的气候条件下，我们需要在施工方案中考虑合适的防护措施，以确保导轨的使用寿命和性能。

2.3 维修和保养便利性最后，还需要考虑导轨的维修和保养便利性。

选择适当的施工位置可以方便后期的维修和保养工作，减少施工期间对导轨的损坏和干扰。

3. 导轨安装方法选择导轨的安装方法包括对接焊接、膨胀螺栓和膨胀螺钉等。

在广州机床导轨施工方案设计中，我们需要根据导轨的尺寸、工作载荷、环境要求等因素来选择合适的安装方法。

3.1 对接焊接对接焊接是一种常见的导轨安装方法。

在广州机床导轨施工中，适用于导轨较大且工作载荷较重的情况。

通过焊接，可以确保导轨与机床的牢固连接，提高导轨的稳定性和使用寿命。

3.2 膨胀螺栓膨胀螺栓是另一种常用的导轨安装方法。

它适用于导轨较小且工作载荷较轻的情况。

膨胀螺栓的安装过程相对简单，能够快速固定导轨，但相比于对接焊接，膨胀螺栓的牢固性和稳定性较差。

3.3 膨胀螺钉膨胀螺钉是一种更为灵活的导轨安装方法。

它适用于导轨较小且安装环境有限的情况。

膨胀螺钉可以通过压力使螺钉与孔壁紧密连接，提供了可靠的固定效果，同时又不会对机床产生损坏。

4. 施工流程施工流程是广州机床导轨施工方案设计的核心部分。

合理的施工流程可以确保导轨的精确安装，提高机床的工作效率和精度。