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[数控机床干货]各类数控机床导轨性能对比分析

[干货]各类数控机床导轨性能对比分析

机床制造者最关心的莫过于机床的精度，刚性和使用寿命，对导轨系统的关注甚少。机床控制组件的运动实现了机床的精密加工，这是手动工具和机床的主要区别，下面讨论的是机床的控制组件之一——导轨系统。本文阐述的是各种导轨的比较和分析其不同的原因。

机床制造者最关心的莫过于机床的精度，刚性和使用寿命。对导轨系统的研究途径是很不够的，至少在机床制造技术方面没有把它放在重要的位置上，在机床样本，宣传广告上，最具有吸引力的技术参数是：主轴转速、进给速度、换刀时间和快速进给速度。当然，这些参数对机床的性能是很重要的。但导轨为机床功能的实现奠定了可靠的基础。

各种类型的机床工作部件，都是利用控制轴在指定的导轨上运动，机床设计者根据机床的类型和用途选用各种不同形式的导轨系统，用得较为广泛的有下列三种；即平面导轨、直线滚动导轨和循环滚柱与平面导轨的组合所构成的滚动体导轨。当然系统远不止上述三种形式，还有其它形式的导轨。

一、机床导轨的功能

机床设计者在设计机床时，导轨的设计形式是多种多样的。哪一种导轨是最佳的?这是机床设计者经常思考以及需要解决的问题。尽管导轨系统的形式是多种多样的，但工作性质都是相同的，机床工作部件在指定导轨系统上移动，尤如火车沿着铁轨在指定的方向上行驶。主要体现如下三种基本功能：

1、为承载体的运动导向；

2、为承载体提供光滑的运动表面；

3、把机床的切削所产生的力传到地基或床身上，减少产生的冲击对被动加工零件的影响。沿导轨系统的运动，大多数为直线运动，也有少数为弧线运动。直线导轨的很多技术可以直接应用弧形导轨；

二、各类机床导轨的分类

机床制造厂都在尽最大的努力，确保导轨安装的精确性。导轨被加工前，导轨和工作部件都已经过时效处理，以消除内应力。为了保证导轨的精度和延长使用寿命，刮研是一种常用的工艺方法。

1、直线导轨

新的导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点。直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定元件，另一个是移动元件。为了保证机床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，一般情况下，安装比较简单。

直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作要求，如机床的刀架，拖板等。

工作时间过长，钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱，导致机床工作部件运动精度的降低。如果要保持初始精度，必须更换导轨支架，甚至更换导轨。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、机床主轴、轴加工、高精刀柄、刀杆、弹性夹头、非标件加工、机床接杆为公司的主打产品！如果导轨系统已有预加负载作用。系统精度已丧失，唯一的方法是更换滚动元件。

2、直线滚柱导轨

直线滚柱导轨系统是平面导轨与直线滚柱导轨的组合，用滚柱安装在平行导轨上，用滚柱代钢球承载机床的运动部件。优点是接触面积大、承载负荷大、灵敏度高。从床身尾部看，支架与滚柱置于平面导轨的顶面和侧面，为了获得高精度，在机床工作部件和支架内面之间，设置一块楔板，使预加负载作用于支架的侧面。楔板的工作原理与斜铁相似，工作部件的重量作用于支架的顶面。由于作用在导轨系统上的预加负荷是可调的，为此楔板的损失得到补偿，这一特点被广泛用于中型或大型机床上，因为它对CNC指令反应灵敏，承受负荷大，直线滚柱导轨系统比传统的平面导机能经受高速运转，改善机床的性能。

3、镶钢导轨

机床上最常用的导轨形式是镶钢导轨，它的使用已有很长的历史。镶钢导轨是导轨系统的固定元件，其截面为矩形。它可水平装在机床的床身上，也可以与床身铸成一体，分别被称为镶钢式或整体式。镶钢式导轨是由钢制成的，经淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把镶钢导轨用螺钉或粘结剂（环氧树脂）贴在机床床身或经刮研的立柱配合表面上，确保导轨获得最佳的平面度。这种形式，维修更换方便、简单，很受维修工人的欢迎。

4、滑动导轨

传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上，滑动导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质，形式的不同在于选择不同的介质。

液压被广泛用于许多导轨系统。静压导轨是其中的一种，液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽，在导轨和滑动元件之间形成油膜，把导轨和移动元件隔开，这样大大减少移动元件的摩擦力。静压导轨对大负荷是极其有效的，对偏心负荷有补偿作用。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、机床主轴、轴加工、高精刀柄、刀杆、弹性夹头、非标件加工、机床接杆为公司的主打产品！例如：一个大型的砂型箱在加工时，正好走到机床行程的末端，负载导轨能够增大油压，使导轨准确地保持着水平负载的状态。有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴转速的下降。

利用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：油不是在压力下起作用的，它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，优点是节省液压油泵。

空气也可以用于移动元件和导轨之间的介质，它也有两种形式，气动静压导轨和气动动压导轨，工作原理与液压导轨相同。

5、其它形式的导轨

机床上常用的另一种导轨形式是燕尾槽导轨，一般用于机床运动部件的定位。例如：车削中心的尾架，导轨系统可以使尾架在上面移动或者移到要求的位置去支承被加工零件，然后迅速夹紧。机床很多附件，如定位工作台、回转工作台或旋转轴等，也采用燕尾槽导轨作为定位元件。然后夹紧在要求的位置上。如果机床往复行程较长，则采用V型导软，如平面磨床和刨床等。优点是V型导轨系统导向性好，能承受重力切削。有的采用V型导轨和平面导轨相结合的形式，V型导轨作为导向，平面导轨作为支承体。

为了保证导轨系统的寿命。维修是很关键的。导轨是机床的精密部件之一，不可能100%有防尘保护，灰尘污染大。因此、用户要定期检查、维护。直线导轨和直线滚柱导柱要求定期润滑，很多直线导轨系统的钢球和滚柱部分都安装有油脂接头与支架相连接。无论采用什么形式的导轨系统，保持滚动元件的良好润滑，能减少导轨系统的磨损，延长机床精度的保持时间。