第十二章 机床导轨的设计

导轨的设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握导轨的设计原理和方法，培养学生的创新意识和动手能力。

具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解导轨的定义、分类和性能参数，掌握导轨的设计原理和方法，了解导轨的应用领域。

2.技能目标：学生能够运用所学知识进行导轨的设计和计算，具备分析和解决实际问题的能力。

3.情感态度价值观目标：学生培养对导轨技术和相关领域的兴趣，增强团队协作意识，提升创新能力和责任感。

二、教学内容本课程的教学内容分为五个部分：1.导轨的基本概念：介绍导轨的定义、分类和性能参数，使学生了解导轨的基本知识。

2.导轨的设计原理：讲解导轨的设计方法和步骤，引导学生掌握导轨的设计过程。

3.导轨的计算：通过实例分析，让学生学会导轨的计算方法，提高解决实际问题的能力。

4.导轨的应用：介绍导轨在各种设备中的应用领域，拓宽学生的知识视野。

5.导轨技术创新与发展：讲解导轨技术的最新动态和发展趋势，激发学生的创新意识。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解导轨的基本概念、设计原理和应用领域，使学生掌握基础知识。

2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会导轨的设计和计算方法。

3.实验法：学生进行导轨实验，培养学生的动手能力和实践能力。

4.讨论法：引导学生开展团队讨论，提高学生的沟通能力和团队协作精神。

四、教学资源为实现课程目标，我们将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：推荐相关参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：利用课件、视频等多媒体资料，生动展示导轨的设计和应用。

4.实验设备：配置相应的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

5.网络资源：引导学生查阅在线资料，了解导轨技术的最新动态。

五、教学评估本课程的教学评估采用多元化方式，全面客观地评价学生的学习成果。

评估方式包括：1.平时表现：关注学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和实际能力。

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。

机床导轨课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机床导轨的基本概念、分类及作用；2. 学生能掌握机床导轨的常见故障及其原因；3. 学生能描述机床导轨的维修与保养方法。

技能目标：1. 学生能运用所学知识分析机床导轨的故障原因；2. 学生能独立完成机床导轨的简单维修与保养操作；3. 学生能运用机床导轨相关知识解决实际问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械加工行业的兴趣，增强职业认同感；2. 学生形成严谨、细致的学习态度，提高自主学习能力；3. 学生树立安全意识，关注机床设备的正常运行。

课程性质分析：本课程为机械加工专业课程，以机床导轨为研究对象，旨在帮助学生掌握机床导轨的基本知识、维修与保养技能，提高学生的实践操作能力。

学生特点分析：本课程针对的是高年级学生，他们对机械加工有一定的基础知识，具备一定的实践操作能力，但对机床导轨的深入了解和实际操作经验有限。

教学要求：1. 结合实际案例，使学生更好地理解机床导轨的相关知识；2. 加强实践教学，提高学生的动手操作能力；3. 注重培养学生的安全意识和职业素养。

二、教学内容1. 机床导轨概述- 导轨的分类与特点- 导轨在机床中的作用2. 机床导轨的结构与原理- 导轨的构造及工作原理- 导轨的主要技术参数3. 机床导轨的常见故障与原因- 故障类型及表现形式- 故障原因分析4. 机床导轨的维修与保养- 维修工具与设备- 维修方法与步骤- 保养措施及周期5. 机床导轨的安装与调试- 安装要求与注意事项- 调试方法与步骤6. 实践操作- 机床导轨故障诊断与维修- 机床导轨保养操作教学安排与进度：第一周：机床导轨概述、结构与原理第二周：机床导轨常见故障与原因第三周：机床导轨维修与保养第四周：机床导轨安装与调试第五周：实践操作（机床导轨故障诊断与维修、保养操作）教材章节：第一章：机床导轨概述第二章：机床导轨结构与原理第三章：机床导轨故障诊断与维修第四章：机床导轨的保养与安装第五章：实践操作与案例分析三、教学方法1. 讲授法：- 对于机床导轨的基本概念、分类、结构原理等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握大量知识。

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。

直线导轨的结构设计（含转动导轨）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正确性。

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条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。

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，上述六点要相互影响的。

2 导轨设计的主要容设计导轨应包括下列几方面容：1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。

2.选择导轨的截面外形，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围，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.选择公道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、精加工和丈量方法等。

3 导轨的结构设计1. 滑动导轨(1) 基本形式（见图21-10）三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。

它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。

为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角（110°～120°）；为进步导向性，采用较小的顶角（60°）。

导轨设计1. 引言导轨是一种机械组件，用于在机械装置中引导和支撑运动部件。

导轨设计的目标是确保运动部件在移动过程中的平稳性、精确性和可靠性。

在本文中，我们将讨论导轨的设计原理、材料选择、制造工艺以及一些常见的导轨设计问题及其解决方法。

2. 导轨设计原理导轨的设计原理包括两个方面：静摩擦和动摩擦。

静摩擦是指在运动部件刚开始运动时的摩擦力，动摩擦是指运动部件在运动过程中的摩擦力。

静摩擦力需要尽量小，以保证运动的平稳启动，而动摩擦力需要在一定范围内，使得运动部件具有足够的阻尼和稳定性。

在导轨设计中，常用的设计原则包括以下几个方面：•导轨材料的选择：根据具体的应用需求，选择适用的导轨材料，如金属、塑料等。

•导轨形式的选择：根据运动部件的形状和运动方式，选择适合的导轨形式，如直线导轨、曲线导轨等。

•导轨精度的要求：根据运动部件的要求，确定导轨的精度等级，如精密级、高精度级等。

3. 导轨材料选择导轨的材料选择直接影响到导轨的性能和寿命。

常用的导轨材料有金属和塑料两种。

3.1 金属导轨金属导轨具有较高的强度和刚性，适用于负载较大的场合。

常见的金属导轨材料有铝合金、钢、不锈钢等。

铝合金导轨适用于负载小、速度较快的场合，钢和不锈钢导轨适用于负载大、速度较慢的场合。

3.2 塑料导轨塑料导轨具有较好的自润滑性、耐磨性和噪音低等特点，适用于负载较小、速度较快的场合。

常见的塑料导轨材料有聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙等。

根据具体的应用需求，可以选择合适的导轨材料，或选择金属导轨和塑料导轨的组合使用，以达到最佳的导轨性能。

4. 导轨制造工艺导轨的制造工艺主要包括下列几个步骤：4.1 材料准备根据导轨设计使用的材料，准备合适的原料。

对于金属导轨，通常需要进行材料的锻造、铣削、折弯等工序。

对于塑料导轨，通常需要进行原料的熔融、注塑成型等工序。

4.2 加工工艺根据导轨的形状和尺寸要求，使用适当的加工工艺进行加工。

常见的加工工艺有铣削、车削、铣床、磨削等。

数控机床导轨的设计作者：王佳蕊张琳琳来源：《科学与财富》2015年第36期摘要：导轨是机床的关键部件之一，其性能好坏，将直接影响机床的加工精度、承载能力和使用寿命。

其功用是支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动，它承受其支承的运动部件和工件（或刀具）的质量和切削力。

关键词：数控机床；导轨；设计引言按机床的运动性质，大多数机床都是进给运动导轨，其导轨副之间的相对运动速度较低，本机床进给运动为刀架的上下运动、刀架在横梁的左右运动以及整个横梁的上下升降运动，采用的是矩形导轨，使用镶条来调整各部件间的间隙。

静压导轨是将具有一定压强的润滑油，经节流器，通入动导轨的纵向油槽中，形成承载油膜，将导轨副的摩擦面隔开，实现液体摩擦，这种靠液压系统产生的压力油形成承载油膜的导轨称为静压导轨。

静压导轨的优点是：摩擦系数为0.005～0.001，机械效率高；由于有油膜作用，不会产生粘着磨损，导轨精度保持性好；油膜有均化表面误差的作用，相当于提高了制造精度；油膜的阻尼比大，一般为0.04～0.06，因此静压导轨抗震性能较好；静压导轨低速运行平稳，防爬行性能良好。

但是静压导轨结构复杂，需要一套完整的液压系统，维修也相当困难。

因此，静压导轨适用于具有液压传动系统的精密机床和高精度机床的水平进给运动导轨。

本文设计机床导轨为立式车床的立柱导轨，主要承载横梁的升降，采用滑动导轨能够满足精度传动要求。

1.滑动导轨的截面形状导轨的主要功能是导向，动导轨必须按照导向轨迹进行运动，因此必须限定除沿静导轨面移动的另外五个自由度。

支承导轨制造或安装在立柱、横梁等支承件上，接触导轨面的宽度远小于其导轨的长度，根据定位原理，可以视导轨为窄定位板，只能限制沿y轴移动和绕x轴转动的两个自由度；可以利用两窄板（a和b）定位方法，在一个坐标面中形成一个定位平面，可以限制沿y轴的移动和绕X轴、Z轴转动的三个自由度；要准确导向，还需要限制沿X轴的移动和绕y轴的转动，因此，需增加另一坐标面上的窄支承平面c。