§ 2-3 导向支承部件的设计与选择

  它具有三角形和矩形组合导轨的基本特点， 但由于没有闭合导轨装置，因此只能用于受

  常Βιβλιοθήκη Baidu的铸铁有： 灰铸铁，常用的是HT200(一级铸铁)，硬度以 HB180-200较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减 少含硅量，可提高导轨的耐磨性。

  若灰口铸铁不能够满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁。常用的耐 磨铸铁有：高磷铸铁、低合金铸铁、孕育铸铁。

  按 运 动 方 向 分：直线运动导轨和回转运动导轨 按接触面摩擦性质分：滑动导轨、滚动导轨、流体介

  注：导轨性能大多数表现在结构工艺性、方向精度、摩擦力、对温度 变化的敏感性、承载能力、耐磨性及成本上（见表2-9）

  减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。 减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部 件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时，中心距 太小，将导致运动不稳定。 降低导轨比压的另—办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的 相反方向，增加弹簧或液压作用力。

  导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷纳能力称为静刚度；抵 抗交变载荷的能力称为动刚度。

  由作用在导轨面上的零、部件重量(包括自重)而引起， 它主要由导轨的类型、尺寸以及材料等有关。因此，

  矩形导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方 便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广 泛。

  导向精度高 刚性好 运动轻便平稳 耐磨性好 气温变化影响小 结构工艺性好等。

  导轨的承载面与导向面严格分开； 当运动件较重时．必须设有卸荷装置； 运动件的支承，必须符合三点定位原理。

  (5)对温度的敏感性和结构工艺性。 导轨在环境温度变化的情况下，应能正常工作，既不“ 卡死”，亦不影响系统的运动精度。导轨对温度变化的 敏感性，主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择。 结构工艺性是指系统在正常工作的条件下，应力结构简 单，制造容易，装拆、调整维修及检测方便，从而最大 限度的降低成本。

  兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造方便、刚性好等优点， 并避免了由于热变形所引起的配合变化。

  但导轨磨损不均匀，一般是三角形导轨比矩形导轨磨损快，磨损后又 不能通过调节来补偿．故对位置精度有影响。

  镶条两侧面与导轨面全部接触，故刚性好， 斜镶条必须加工成斜形，因此制造困难， 使用可靠，调整方便，故应用较广。

  导轨常用材料有铸铁、钢、有色金屑和塑料等。常使 用铸铁—铸铁、铸铁—钢的导轨 (1)铸铁

  铸铁具有耐磨性和减振性好，热稳定性高，易于铸造和切削加 工，成本低等特点，因此在滑动导轨中被广泛采用。

  导轨的耐磨性，主要取决于导轨的结构、材料、摩 擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力 情况等。

  提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保 护。采用独立的润滑系统自动润滑已被普遍采用。 防护方法很多，目前多采用多层金属薄板伸缩式防 护罩进行防护。

  燕尾与矩形组合，兼有调整方便和能承受较 大力矩的优点，多用于横梁、立柱和摇臂等 导轨。

  常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。 对燕尾形导轨可采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水 平两个方向的间隙。 对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或 调整螺钉的方法进行间隙的调整。

  矩形导轨的导向精度没有三角形导轨高，磨损后不 能自动补偿，须有调整间隙装置，

  在导轨的材料、裁荷、宽度相同情况下，矩形导轨 的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨小。

  制造方便，可达到精密配合。 但磨损后很难调整和补偿间隙。 圆柱形导轨有两个自由度，适用于同时作直线．导轨副材料的选择

  镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温 度适应范围广(-200—260℃)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、 差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺 简单，成本低等优点。

  用作导轨的塑料有锦纶和酚醛夹布塑料；环氧树脂耐磨涂料；以聚四 氟乙烯为基体的塑料。

  淬火的钢导轨都是镶装或焊接上去的。 淬硬钢导轨的耐磨性比不淬硬铸铁导轨高5～l0倍。 一般要求的导轨，常用的钢有45号、40Cr、T8A、T10A、

  ，但不能承受大的扭矩，亦可采用双圆柱导轨。 回转导轨用于承受轴向载荷的场合。

  由于结构对称，驱动元件可对称地放在两导轨中间，并且两条 导轨磨损均匀，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直和水平 方向的磨损，故导向性和精度保持性都高，接触刚度好。

  导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。 导向精度的高低．主要取决于：

  导轨的结构类型； 导轨的几何精度相接触精度； 导轨的配合间隙，油膜厚度和油膜刚度； 导轨和基础件的刚度和热变形等。 直线运动导轨的几何精度，一般有下列几项规定： 导轨在垂直平面内的直线度（见图）； 导轨在水平平面内的直线度； 两导轨面间的平行度；

  根据工作条件，选择合适的导轨类型； 选择导轨的截面形状，以保证导向精度； 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 内有良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性。 选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后通过调整能够保持所 需要的导向精度； 选择合理的耐磨涂料、润滑方法及防护装置，使导轨有良好的导 向精度； 制订保证导轨所必需的技术条件，如选择适当的材料，以及热处 理、精加工和测量方法等。

  每种又分为凸形和凹形两类。凸形导轨不易积存切屑等脏物， 也不易储存润滑油。宜在低速下工作；凹形导轨则相反，可用于 高速，但必须有良好的防护装置，以防切屑等脏物落入导轨。

  该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿．不会产生间 隙，故导向精度较高。

  机电一体化系统和计算机外围设备等的精度和运动速度都比较高 ，因此，其导轨应具有较好的灵活性和平稳性，工作时应轻便省力， 速度均匀，低速运动或微量位移时不出现爬行现象；高速运动时应无 振动。

  为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施： ➢ 采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等； ➢ 在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油； ➢ 用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法 来提高传动系统的刚度。

  纯聚四氟乙烯机械强度低，刚性差，极不耐磨。因此需加入填充剂以 增加其耐磨性。由于填充剂不同，就可得到不同性能的导轨材料。

  在以聚四氟乙烯为基体的各种塑料中，以Dμ导轨板件性能较好，它 是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材。与 滚动导轨相比，具有寿命长，结构相对比较简单，使用方便，吸振性好，刚性 好，成本低等优点。

  为了提高导轨的耐磨性，动导轨和支承导轨应具有不同的硬度。 如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理，以使动、静导轨 的硬度不同，其差值一般在20～40HB范围内。

  导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求 和规定的运动方向运动。这样的部件通常被称为导轨副，简称导 轨。

  静压导轨是将具有很多压力的油或气体介质通入导轨的运动件与 导向支承件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜之上，与导向支 承件脱离接触，至使摩擦阻力(力矩)大大降低。

  要提高静压导轨的刚度，可提高供油(或气)的系统压力P ，加大油(气腔)受力面积，减小导轨间隙。 正常的情况下，气体静压导轨比液体静压导轨的刚度低。 要提高静压导轨的导向精度，必须提高导轨表面加工的 几何精度相接触精度，进入节流器的精滤过的油液中的 杂质微粒的最大尺寸应小于导轨间隙。

  工艺性差，对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如 果床身和运动部件热变形不同也很难保证四个面同时接触。因 此多用于精度要求比较高的机床设备。

  承载面1和导向面2分开。因而制造与调整简单。 用镶条调节，接触刚度低。 闭式结构有辅助导轨面3，其间隙用压板调节。

  压板面仍需有间隙调整装置。它的截面角度由载荷大小及导向 要求而定，一般为90。

  如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用 不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。

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