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机床导轨设计

了解导轨的功用和应满意的基本要求，导轨的主要结构类型、工作原

理及应用场合；理解合理选择导轨截面外形、材料及热处理的基本方

法；把握调整导轨间隙的基本方法，以及提高导轨精度、刚度和耐磨

性的措施。

一、导轨的功用和应满意的基本要求

导轨的主要功用是承受载荷和导向。

导轨应满意的基本要求：1）导向精度高；2）承载力量大、刚度

好；3）精度保持性好；4）低速运动平稳性好；5）结构简洁，工艺

性好。

二、导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整

直线运动导轨的截面外形主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和

圆柱形。

不同截面外形的导轨可以相互组合，各种导轨副之中还有凸凹之

分。凸型导轨易清除掉切屑，但不易存留润滑油；凹型导轨则相反。

1）矩形导轨：具有承载力量大、刚度高、制造简便、检验和修

理便利等优点；但缺点是存在侧向间隙，导向性差。矩形导轨适用于

载荷较大而导向性要求略低的机床。

2）三角形导轨：三角形导轨面磨损时，动导轨会下沉，自动补

偿磨损量，不会产生间隙。其顶角α越小，导向性越好，但摩擦力越

大；α越大，承载力量增加，但导向性变差。小α角的三角形导轨用

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于轻载精密机械，大α角用于大、重型机床。

3）燕尾形导轨：可以承受较大的颠覆力矩，导轨的高度较小，

结构紧凑，间隙调整便利。但是刚度较差，加工、检验和修理都不大

便利。适用于受力小、层次多、要求间隙调整便利的部件。

4）圆柱形导轨：制造便利、工艺性好，但磨损后较难调整和补

偿间隙。主要用于承受轴向负荷的导轨，应用较少。

常见不同截面外形导轨的组合形式：1）双三角形导轨：不需要

调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好，但工艺性差，加工、

检验和修理都不便利。多用于精度要求较高的机床中。2）双矩形导

轨：承载力量大，制造简洁。多用于一般精度机床和重型机床中。3）

矩形和三角形导轨的组合：这类组合的导向性好，刚度高，制造便利，

应用最广。4）矩形和燕尾形导轨的组合：能承受较大力矩,调整便利，

多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。

导轨面间的间隙对机床工作性能有直接影响，如间隙过大，将影

响运动精度和平稳性；如间隙过小，运动阻力大，导轨磨损加快。故

应使导轨具有合理间隙，磨损后又能便利地调整。

导轨间隙的调整方法：1）压板——用来调整帮助导轨面的间隙

和承受颠覆力矩。压板用螺钉固定在运动部件上，用配刮的方法或垫

片来调整间隙。2）镶条——用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向

间隙，镶条应放在导轨受力较小一侧。3）导向调整板——是一种新

型镶条，调整时利用其横向变形增加厚度，对导轨间隙进行调整。其

特点是调整便利，接触良好，磨损小。

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三、导轨的结构类型及特点

1.滑动导轨：滑动导轨的优点是结构简洁，制造便利和抗振性

良好，缺点是磨损快。

2.静压导轨：其工作原理与静压轴承相像。优点是摩擦系数小，

在起动和停止时没有磨损，精度保持性好；其缺点是结构简单，需要

一套特地液压或气压设备，修理调整麻烦。多用于精密和高精度机床

或低速运动机床中。静压导轨按结构形式分为开式和闭式两大类。

3.卸荷导轨：卸荷导轨主要用来降低导轨面的压力，削减摩擦

阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动平稳性，尤其对大、重型机床常

采纳卸荷导轨。

4.滚动导轨：滚动导轨与滑动导轨相比，具有如下优点：摩擦

系数小，动、静摩擦系数很接近，故启动轻巧，运动灵敏，不易爬行；

磨损小，精度保持性好，寿命长；具有较高的重复定位精度；润滑简

洁。其缺点是抗振性较差。

四、提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施

1.合理选择导轨的材料和热处理方法

常用导轨材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1）铸铁导轨：

有良好的抗振性、工艺性和耐磨性，应用最为广泛。2）镶钢导轨：

采纳淬火钢或氮化钢的镶钢支承导轨，其抗磨损力量比灰铸铁高5~

10倍。3）有色金属：采纳锡青铜或铝青铜镶装动导轨，可防撕伤，

保证运动平稳，提高运动精度。4）塑料：摩擦系数小，低速运动稳

定性好，耐磨性高，抗撕伤力量强，化学稳定性好；缺点是压缩变形