数控机床装配与调试

数控机床装配与调试任务：导轨的选型及计算步骤导轨的选型与计算1.初选导轨型号3.确定导轨长度5.工作载荷计算4.尺寸精度7.导轨设计和使用注意事项6.工作寿命2..导轨的技术要求5.导轨材料与热处理初选导轨型号上节课讲了直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类，而我们选用的是滚动直线导轨。选用滚动直线导轨的原因：1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率小，只相当普通机械的十分之一。2）承载能力大，刚度高。3）能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时间，降低成本。导轨的技术要求1表面粗糙度：1）、刮研导轨刮研导轨具有接触好、变形小、可以存油、外观美等特点,但劳动强度大、生产率低。主要用于高精度导轨。•刮研导轨轨面每25mm×25mm面积内的接触点数不得少于下表规定机床类别滑动导轨移置导轨镶条、压板滑动面每条导轨宽度／mm≤250＞250≤100＞100Ⅲ级和Ⅲ级以上2016161212Ⅳ级1612121010Ⅴ级108866表6-8刮研导轨面25mm×25mm内接触点数•2)导轨生产率高,是加工淬硬导轨唯一方法，磨削导轨表面粗糙度应达到的要求,见表6-9。接触面要求见表6-10。机床类型动导轨固定导轨中小型大型重型中小型大型重型Ⅲ级和Ⅲ级以上0.2～0.4(0.1～0.2)0.4～0.8(0.2～0.4)0.8(0.4)0.1～0.2(0.05～0.1)0.2～0.4(0.1～0.2)0.4(0.2)Ⅳ级0.4(0.2)1.6(0.8)1.6(0.8)0.2(0.1)0.4(0.2)0.8(0.4)Ⅴ级0.8(0.4)1.6(0.8)1.6(0.8)0.4(0.2)0.8(0.4)1.6(0.8)表9.3-186-9磨削导轨表面粗糙度Ra注:1.滑动速度大于0.5时,粗糙度应降低一级(括号内数值)。2.淬硬导轨的表面粗糙度应降低一级(括号内数值)。表6-10磨削导轨表面的接触指标(%)•注:1.宽度接触达到要求后,方能作长度的评定。•2.镶条按相配导轨接触指标检验。机床类型滑(滚)动导轨移置导轨全长上全宽上全长上全宽上Ⅲ级和Ⅲ级以上80707050Ⅳ级75606545Ⅴ级70506040确定导轨的长度由于导轨长度影响工作台的工作精度和高度，一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨长度。其公式为：L=H+S+△l-S1-S2•其中L—导轨长度•H—滑块的导向面长度•S—滑块行程•△l—封闭高度调节量•S1—滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度•S2—滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度2、几何精度：滚动直线导轨的几何精度一般包括：垂直平面和水平平面内的直线度；两条导轨面间的平行度。导轨几何精度可以用导轨全长上的误差或单位长度上的误差表示。导轨材料与热处理•导轨材料：机床滑动导轨常用材料主要是灰铸铁和耐磨铸铁。•灰铸铁通常以HT200或HT300做固定导轨，以HT150或HT200做动导轨。灰铸铁导轨硬度要求硬度要求(HBS)硬度不均匀性(HBS)导轨长度/mm导轨铸件重量/t不低于不高于导轨长度/mm硬度差不超过≤2500-190255≤250025250031802412500355175241由几何件连接的导轨45常用耐磨铸铁耐磨铸铁名称耐磨性高于普通铸铁倍数磷铜钛耐磨铸铁1.5～2高磷耐磨铸铁1钒钛耐磨铸铁1～2稀土铸铁1铬钼耐磨铸铁1导轨热处理•一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精度导轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。•常用导轨淬火方法有:•1)中频淬火，淬硬层深度(1～2)mm。硬度(45～50)HRC。•2)接触加热自冷表面淬火，淬硬深度(0.2～0.25)mm,显微硬度600HM左右。这种淬火方法主要用于大型铸件导轨。滚动直线导轨的设计计算1．额定动载荷Ca额定动载荷是指：滚动直线导轨的额定长度寿命Ts=50km时，作用在滑座上大小和方向均不变化的载荷。3/230/11.257.111ZldCsba式中：—db为钢球直径(mm)；—ls为滑座有效长度(mm)；—Z为有效接触的钢球数；—Ca为额定动载荷(N)。2．额定静载荷C0a90cos200badZiKC式中：—K0为适应比系数，其中R为圆弧滚道半径(mm)；—i为钢球循环列数；—α为接触角，常取45°；—θ为倾斜角，常取0°；—C0a为额定静载荷(N)。3．额定行程长度寿命Ts(km)3)(FCffffKTaWCTHs式中：—K为寿命系数，一般取K＝50km；—F为滑座工作载荷(N)；—fH为硬度系数；—fT为温度系数；—fc为接触系数；—fw为负荷系数；—Ca为额定动载荷(N)。3．额定行程长度寿命Ts(km)3)(FCffffKTaWCTHs式中：—K为寿命系数，一般取K＝50km；—F为滑座工作载荷(N)；—fH为硬度系数；—fT为温度系数；—fc为接触系数；—fw为负荷系数；—Ca为额定动载荷(N)。(四)滚动直线导轨的选择程序在设计选用滚动直线导轨时：一．对其使用条件（工作载荷、精度要求、速度、工作行程、预期工作寿命）进行研究；二．对其刚度、摩擦特性及误差平均作用、阻尼特征等综合考虑，从而达到正确合理的选用，以满足主机技术性能的要求。4．额定工作时间寿命Th(h)为nLTTssh2103式中：—Ls为工作单行程长度(m)；—n为每小时往复次数(次／h)。例题已知作用在滑座上的载荷F∑＝18000N，滑座个数M＝4，单向行程长度ls＝0.6m，每分钟往复次数为4，用于轻型铣床的工作台，每天开机6h，一年按300个工作日计，寿命要求为5年以上，试设计选择滚动直线导轨。解：由已知条件得，该导轨的额定工作时间寿命Th为：hhTh9000)(53006nLTTssh2103由：得：kmnlTTshs25921000/6046.0900021023因滑座数M＝4，所以每根导轨上使用2个滑座，由表确定fc=0.81，fH=1，fT=1，fW=2。则由：查表，有HJG-D45型号的导轨的Ca值为43800N，能满足五年的使用要求，所以可选用HJG—D45型号的滚动直线导轨。得：CTHWsaffffKTFC3/NMFF45004/18000/NNCa8.414291181.0250/2592450033)(FCfffKTaWTHs导轨设计和使用注意事项正确合理地设计和使用滚动直线导轨副,可以提高耐用度和精度保持性,减少维修和保养时间。为此,应注意如下事项:•1)尽量避免力矩和偏心载荷的作用•2)提高刚度,减少振动•3)降低加速度的影响•4)导轨润滑与防护•5)注意防尘1)尽量避免力矩和偏心载荷的作用•滚动直线导轨副样本中给出的额定动,静载荷,都是在各个滚珠受载均匀的理想状态下算出的。因此,必须十分注意避免力矩载荷和偏心载荷。否则,一部分滚珠承受的载荷,有可能超过计算Ca值时确定的许用接触应力,导致过早的疲劳破坏或产生压痕并出现振动,噪声,降低移动精度等现象。2)提高刚度,减少振动•适当预紧可以提高刚度,均化滚动体的受力从而提高寿命,并在一定程度上提高阻尼。但是预紧力过大会增加导轨副的摩擦阻力,增加发热,降低使用寿命。因此预紧力有其最佳值。3)降低加速度的影响直线滚动导轨副的移动速度可以高达600m/min。起动和停止时,将产生一个力矩,使部分滚动体受载过大,造成破坏。因此,如果加速度较大,应采取以下措施:减轻被移动物体的质量,降低物体的重心,采取多级制动以降低加速度,在启动和制动时,增加阻尼装置等。4）导轨的润滑1、目的：减少摩擦阻力和摩擦磨损，以避免低速爬行和降低高温时的温升。2、要求：润滑油黏度小，杂质少且不侵蚀机件，要具备可靠的防护装置。3、方式：浇油油杯手动润滑泵安装润滑电磁泵导轨防护：①固定保护：利用导轨中移动件俩端的延长物保护导轨。②刮屑板：利用毛毡或耐油橡胶制成与导轨形状相吻合的刮条，使之刮走落在导轨上的灰尘，切屑等。5）注意防尘：为了防止异物浸入和润滑油泻出，产品出厂时滑块座两端均装有耐橡胶密封垫。