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                            各類機床導軌的比較及其分析


                            設計者在設計機床時,導軌的設計形式是多種多樣的。人們不禁要問,哪一種導軌是最佳的。本文闡述的是各種導軌的比較和分析其不同的原因。

                              機床控制元件的運動實現了機床的精密加工,這是手動工具和機床的主要區別,下面討論的是機床的控制元件之一——導軌系統。

                              機床制造者最關心的莫過于機床的精度,剛性和使用壽命。對導軌系統的研究途徑是很不夠的,至少在機床制造技術方面沒有把它放在重要的位置上,在機床樣本,宣傳廣告上,最具有吸引力的技術參數是:主軸轉速、進給速度、換刀時間和快速進給速度。當然,這些參數對機床的性能是很重要的。但導軌為機床功能的實現奠定了可靠的基礎。

                              各種類型的機床工作部件,都是利用控制軸在指定的導軌上運動,機床設計者根據機床的類型和用途選用各種不同形式的導軌系統,用得較為廣泛的有下列三種;即平面導軌、直線滾動導軌和循環滾柱與平面導軌的組合所構成的滾動體導軌。當然系統遠不止上述三種形式,還有其它形式的導軌。

                            導軌的功能

                            盡管導軌系統的形式是多種多樣的,但工作性質都是相同的,機床工作部件在指定導軌系統上移動,尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛。無論是機床導軌還是鐵路上的鐵軌,都是體現如下三種基本功能:

                            (1)為承載體的運動導向

                            (2)為承載體提供光滑的運動表面

                            (3)把火車的運動或機床的切削所產生的力傳到地基或床身上,減少由此產生的沖擊對乘客和被動加工零件的影響。

                            沿導軌系統的運動,大多數為直線運動,也有少數為弧線運動。本文討論的重點是直線導軌系統。當然,直線導軌的很多技術可以直接應用弧形導軌。

                            導軌為什么被稱為“系統”呢?這是因為導軌系統的工作包含著若干元件的同時工作,最基本的元件為一個運動元件和一個固定元件。運動元件的形式有多種多樣,以后將予以詳細介紹,固定元件一般為道軌式,它是導軌精度的保證,如果導軌彎曲變形,運動元件或滑動元件便失去精確的導向。

                            機床制造廠都在盡最大的努力,確保導軌安裝的精確性。導軌被加工前。導軌和工作部件都已經過時效處理。以消除內應力。為了保證導軌的精度和延長使用壽命,刮研是一種常用的工藝方法。

                            鑲鋼導軌

                            機床上最常用的導軌形式是鑲鋼導軌,它的使用已有很長的歷史。鑲鋼導軌是導軌系統的固定元件,其截面為矩形。它可水平裝在機床的床身上,也可以與床身鑄成一體,分別被稱為鑲鋼式或整體式。鑲鋼式導軌是由鋼制成的,經淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把鑲鋼導軌用螺釘或粘結劑(環氧樹脂)貼在機床床身或經刮研的立柱配合表面上,確保導軌獲得最佳的平面度。這種形式,維修更換方便、簡單,很受維修工人的歡迎。

                            整體導軌或鑄造導軌,即鋼導軌與底座鑄成一體,加工后再經精磨到要求的尺寸和光潔度。導軌必須經過火焰淬火提高表面硬度,以提高導軌的耐磨性。床身一般為球墨鑄鐵,當然球墨鑄鐵的硬度比不上鋼,整體導軌可以重新修理和淬硬,但更換它幾乎是不可能的。

                            為了實現上述的目的,機床制造者過去的通常做法是:鋼導軌的邊緣設計有鉤形的“耳朵”,在澆鑄底座前,把鋼導軌置于底座的鑄模內,再把鐵水澆入鑄模內,這樣便把鋼導軌與底座鑄成一體。

                            滑動導軌

                            傳統導軌的發展,首先表現在滑動元件和導軌形式上,滑動導軌的特點是導軌和滑動件之間使用了介質,形式的不同在于選擇不同的介質。

                            液壓被廣泛用于許多導軌系統。靜壓導軌是其中的一種,液壓油在壓力作用下,進入滑動元件的溝槽,在導軌和滑動元件之間形成油膜,把導軌和移動元件隔開,這樣大大減少移動元件的摩擦力。靜壓導軌對大負荷是極其有效的,對偏心負荷有補償作用。例如:一個大型的砂型箱在加工時,正好走到機床行程的末端,負載導軌能夠增大油壓,使導軌準確地保持著水平負載的狀態。有的臥式鏜銑床使用這種技術補償深孔加工時主軸轉速的下降。

                            利用油作為介質的另一種導軌形式是動壓導軌,動壓導軌與靜壓導軌的不同點是:油不是在壓力下起作用的,它利用油的粘度來避免移動元件和導軌之間的直接接觸,優點是節省液壓油泵。
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