浅析导轨副的结构原理及故障诊断
浅析导轨副的结构原理及故障诊断[20200123191542]
【摘要】
本文主要介绍导轨副的组成及特点，目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨；导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性，导轨副的常见故障及诊断方法，最后通过几个导轨副故障维修实例进行说明。
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关键字:】导轨副；传动；故障
引言 1
一、导轨副的组成及特点 2
二、导轨副的种类 2
（一）塑料滑动导轨 2
（二）滚动导轨 3
（三）液体静压导轨 5
三、导轨副的维护与间隙调整方法 7
四、导轨副的常见故障及排除方法 9
五、导轨副故障维修5例 9
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。所以是近20年来国家一直鼓励生产和出口的机电产品之一数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性
本人为数控设备应用与维护专业的学生，曾经系统学习过数控编程、数控机床结构与原理，学会综合应用相关知识，且为日后在实践中维修数控设备做出相应准备。因此，本人想结合数控机床导轨副的工作原理，对导轨副出现的故障现象进行系统分析，针对不同的故障原因，提出相应的诊断和维修方法。一、导轨副的组成及特点
导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。
数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。
如图1-1所示的导轨副，运动构件1的导轨，称为动导轨，常见的为工作台，拖板或溜板的导轨；支撑件2的导轨，称为静导轨，常见的为床身导轨。由于动导轨沿静导轨作定向运动，运动的直线直接影响到系统的工作精度。因此导轨在机电一体化系统中具有重要的作用，其特点是：
1.工作运动的速度低，精度机械常要求工作台移动速度为0.5～5mm/min的低速度情况下运动不爬行。所以设计时要考虑低速爬行问题。
2.导轨工作部分刚性较差，对于一般机械和仪器工作台的静导轨，既长又薄，是系统中刚性最薄弱的环节。
3.受力较复杂，计算较困难。
4.大形导轨加工的工作量较大，需要专门机床加工或手工刮研。
目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
二、导轨副的种类
（一）塑料滑动导轨
目前，数控机床所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨。导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。
1.聚四氟乙烯导轨软带的特点
(1)摩擦特性好：金属—聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦因数基本不变。
(2)耐磨特性好：聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜、二硫化铜和石墨，因此其本身即具有自润滑作用，对润滑油的要求不高。此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑、灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。
(3)减振性好：塑料的阻尼性能好，其减振效果、消声的性能较好，有利于提高运动速度。
(4)工艺性好：可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工(铣、刨、磨、刮)，使导轨副接触面获得优良的表面质量。聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。
图2-1为某加工中心工作台的剖面图。作为移动部件的工作台导轨面(包括下压板和镶条)都粘贴有聚四氟乙烯导轨软带（如图2-2所示）。
导轨软带使用工艺简单。首先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度Rα3.2μm左右。用汽油或丙酮清洗粘结面后，用胶粘剂粘合。加压初固化1~2h后合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，并在室温固化24h后，取下清除余胶，即可开油槽和精加工。
(5)环氧型耐磨涂层 环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。德国生产的SKC3和我国生产的HNT环氧型耐磨涂层都具有以下特点：
1.良好的加工性：可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削。
2.良好的摩擦性。
3.耐磨性好。
4.使用工艺简单。
（二）滚动导轨
滚动导轨有多种形式，按运动形式分有直线运动和回转运动导轨；按滚动体的形状分有滚珠、滚柱和滚针导轨；按滚动体是否循环分有滚动体不循环导轨和滚动体循环导轨。
滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有以下特点：①摩擦因数小(0.003~0.005)，运动灵活；②动、静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行；③可以预紧，刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润滑方便，可以采用脂润滑，一次填装，长期使用；⑦由专业厂生产，可以外购选用。因此滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感，应有良好的防护罩。目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。
1.直线滚动导轨副的结构和特点，直线滚动导轨可以使机器的零部件执行往复直线运动，其优点为：阻力小，无间隙，无爬行；预紧后导轨上下左右四个方向都具有高的刚度，具有出色的高速特性，标准化、系列化、通用化程度高，易于互换；节能环保，使用寿命长；安装、调试、维修、更换方便；导轨直线度非常高，零部件直线运动的精度很高，且滑块的定位也非常精确。这种导轨的外形和结构如图2-3所示。
直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置。
2.直线滚动导轨的安装 直线滚动导轨的安装形式可以水平、竖直或倾斜，可以两根或多根平行安装，也可以把两根或多根短导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。采用直线滚动导轨副，可以简化机床导轨部分的设计、制造和装配工作。滚动导轨副安装基面的精度要求不太高，通常只要精铣或精刨。由于直线滚动导轨对误差有均化作用，安装基面的误差不会完全反映到滑座的运动上来；通常滑座的运动误差约为基面误差的1/3。
导轨及滑块座的固定通常采用以下几种方法，如图2-4a~e所示。
导轨和滑块座与侧基面靠上定位台阶后，应先从另一面顶紧然后再固定。图2-4a为用紧定螺钉顶紧然后再用螺钉固定；图2-4b为用楔块顶紧；图2-4c为用压板顶紧，也可在压板上再加紧固螺钉；图2-4d中导轨的侧基面是装配式，工艺性较好：图2-4e为在同一平面内平行安装两副导轨，该方法适用于有冲击和振动，精度要求较高的场合；数控机床滚动导轨的安装，多数采用此办法。
【摘要】
本文主要介绍导轨副的组成及特点，目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨；导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性，导轨副的常见故障及诊断方法，最后通过几个导轨副故障维修实例进行说明。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】导轨副；传动；故障
引言 1
一、导轨副的组成及特点 2
二、导轨副的种类 2
（一）塑料滑动导轨 2
（二）滚动导轨 3
（三）液体静压导轨 5
三、导轨副的维护与间隙调整方法 7
四、导轨副的常见故障及排除方法 9
五、导轨副故障维修5例 9
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。所以是近20年来国家一直鼓励生产和出口的机电产品之一数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性
本人为数控设备应用与维护专业的学生，曾经系统学习过数控编程、数控机床结构与原理，学会综合应用相关知识，且为日后在实践中维修数控设备做出相应准备。因此，本人想结合数控机床导轨副的工作原理，对导轨副出现的故障现象进行系统分析，针对不同的故障原因，提出相应的诊断和维修方法。一、导轨副的组成及特点
导轨副是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。
数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。
如图1-1所示的导轨副，运动构件1的导轨，称为动导轨，常见的为工作台，拖板或溜板的导轨；支撑件2的导轨，称为静导轨，常见的为床身导轨。由于动导轨沿静导轨作定向运动，运动的直线直接影响到系统的工作精度。因此导轨在机电一体化系统中具有重要的作用，其特点是：
1.工作运动的速度低，精度机械常要求工作台移动速度为0.5～5mm/min的低速度情况下运动不爬行。所以设计时要考虑低速爬行问题。
2.导轨工作部分刚性较差，对于一般机械和仪器工作台的静导轨，既长又薄，是系统中刚性最薄弱的环节。
3.受力较复杂，计算较困难。
4.大形导轨加工的工作量较大，需要专门机床加工或手工刮研。
目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
二、导轨副的种类
（一）塑料滑动导轨
目前，数控机床所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨。导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。
1.聚四氟乙烯导轨软带的特点
(1)摩擦特性好：金属—聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦因数基本不变。
(2)耐磨特性好：聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜、二硫化铜和石墨，因此其本身即具有自润滑作用，对润滑油的要求不高。此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑、灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。
(3)减振性好：塑料的阻尼性能好，其减振效果、消声的性能较好，有利于提高运动速度。
(4)工艺性好：可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工(铣、刨、磨、刮)，使导轨副接触面获得优良的表面质量。聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。
图2-1为某加工中心工作台的剖面图。作为移动部件的工作台导轨面(包括下压板和镶条)都粘贴有聚四氟乙烯导轨软带（如图2-2所示）。
导轨软带使用工艺简单。首先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度Rα3.2μm左右。用汽油或丙酮清洗粘结面后，用胶粘剂粘合。加压初固化1~2h后合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，并在室温固化24h后，取下清除余胶，即可开油槽和精加工。
(5)环氧型耐磨涂层 环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。德国生产的SKC3和我国生产的HNT环氧型耐磨涂层都具有以下特点：
1.良好的加工性：可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削。
2.良好的摩擦性。
3.耐磨性好。
4.使用工艺简单。
（二）滚动导轨
滚动导轨有多种形式，按运动形式分有直线运动和回转运动导轨；按滚动体的形状分有滚珠、滚柱和滚针导轨；按滚动体是否循环分有滚动体不循环导轨和滚动体循环导轨。
滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有以下特点：①摩擦因数小(0.003~0.005)，运动灵活；②动、静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行；③可以预紧，刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润滑方便，可以采用脂润滑，一次填装，长期使用；⑦由专业厂生产，可以外购选用。因此滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感，应有良好的防护罩。目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。
1.直线滚动导轨副的结构和特点，直线滚动导轨可以使机器的零部件执行往复直线运动，其优点为：阻力小，无间隙，无爬行；预紧后导轨上下左右四个方向都具有高的刚度，具有出色的高速特性，标准化、系列化、通用化程度高，易于互换；节能环保，使用寿命长；安装、调试、维修、更换方便；导轨直线度非常高，零部件直线运动的精度很高，且滑块的定位也非常精确。这种导轨的外形和结构如图2-3所示。
直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置。
2.直线滚动导轨的安装 直线滚动导轨的安装形式可以水平、竖直或倾斜，可以两根或多根平行安装，也可以把两根或多根短导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。采用直线滚动导轨副，可以简化机床导轨部分的设计、制造和装配工作。滚动导轨副安装基面的精度要求不太高，通常只要精铣或精刨。由于直线滚动导轨对误差有均化作用，安装基面的误差不会完全反映到滑座的运动上来；通常滑座的运动误差约为基面误差的1/3。
导轨及滑块座的固定通常采用以下几种方法，如图2-4a~e所示。
导轨和滑块座与侧基面靠上定位台阶后，应先从另一面顶紧然后再固定。图2-4a为用紧定螺钉顶紧然后再用螺钉固定；图2-4b为用楔块顶紧；图2-4c为用压板顶紧，也可在压板上再加紧固螺钉；图2-4d中导轨的侧基面是装配式，工艺性较好：图2-4e为在同一平面内平行安装两副导轨，该方法适用于有冲击和振动，精度要求较高的场合；数控机床滚动导轨的安装，多数采用此办法。
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