研究生课程考核试卷
（适用于课程论文、提交报告）
科 目 机电系统设计与分析 教 师： 姓 名： 学 号：
专 业： 机械工程 类 别： 学术 上课时间： 2016 年 9 月至2016 年 11 月
考
生 成 绩：
卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩
阅卷评语： 阅卷教师 (签名)
大学研究生院制
浅析提高导轨的耐磨性及精度保持性方法
摘 要：本文通过查阅文献了解目前机床等行业对导轨的基本要求，并根据《机电系统设计
与分析》课程作业要求，着重针对导轨的耐磨性及精度保持性两个要求进行分析，首先分析了耐磨性与精度保持性对导轨的重要性，接着解释了精度对于导轨以及整机工作的重要性，以及导轨工作过程中的磨损机理。最后，通过文献资料，总结了目前导轨设计、选材、制造以及修复过程中提高其精度保持性及耐磨性的常用方法。
关键词：导轨；精度保持；耐磨性；影响因素
To raise the wearability and precision retaining ability of solid guide methods (College of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044,
China)
Abstarct：In this paper, through consulting literature knowledge to guide the basic requirements of the machine tools industry, and according to the mechanical and electrical systems design and analysis course requirements, mainly in the light of the wear resistance of guide rail and accuracy stable two requirements analysis, firstly analyzes the abrasion resistance and accuracy stable on the importance of guide rail, then explain the importance of accuracy for the work of guide rail, and rail wear mechanism in the process of work.Finally, through literature review, summarizes the current guide rail during the process of design, material selection, production and maintenance to improve the accuracy of the commonly used method properties and wear resistance.
Keywords：Slide guide；Stability of ccuracy；Wear Resistance；Influence factors
0 引言
导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一方称为动导轨，不动的一方称为支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。导轨是机床等进给系统的重要环节，是机床基本结构的要素之一。机床的加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量。其中对导轨要求包括：（1）导向精度高；（2）低速运动平稳性高；（3）刚度足够强；（4）受温度变化影响小；（5）工艺性好；（6）精度保持性良好；（7）耐磨性好。本文着重浅析导轨的耐磨性及精度保持性提高方法。
精度保持性：精度保持性是指导轨在长期的使用中保持导向精度的能力； 耐磨性：导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。数控机床导轨的耐磨性决定了导轨的精度保持性[1]。
导轨原始精度的保持性决定着机床的寿命，特别是运动部件的工作速度较快，加工精度要求较高，其影响更为突出。国生产制造的高精度机床的精度已能达到国际同类水平，但精度保持性和耐磨性与国外仍有较大差距，精度保持性和耐磨性已成为制约我国高精度机床研发的技术瓶颈之一。
1 影响导轨精度的主要因素及提高精度保持性的方法
影响导轨副精度保持性的因素有很多，如导轨自身的几何加工精度、导轨材料的弹性变形和热变形、切削力的不稳定性、机床的振动以及导轨的磨损等。磨损是影响导轨副精度保持性的最重要因素[2]。要使精密机床达到较高的精度，其导轨精度的提高是必要的基础。下面从设计、选型、制造工艺等方面介绍几种提高导轨精度的方法[3]。
1.1 按照平均效应原则设计导轨
早在二、三十年前，精密机床导轨的设计一般按照运动学的设计原则。即移动件设置五个自由度约束，一个自由度运行。如瑞士西浦(SIP)厂2P坐标镗床,其设计就是一个V型导向导轨，另一面则设计了2个在一起的滚轮支承的平导轨来防止扭转。其设计就是遵循了上述原则。经过多年的实践，验证了这种设计有以下弊端。①导轨系统综合精度始终低于上、下导轨和单个元件精度；②随着时间的增加，其磨损增大，精度显著下降；③不能承受较大的载荷，否则会使导轨产生位移，其移动精度极大降低，无法进行加工。因此，按照运动学的设计原则设计的导轨目前只适用于精密仪器。
1.2 设计高精度导轨形式
设计高精密度导轨形式要遵循的原则有以下几点。
（1）性能独立精度不干涉：导轨的设计与制造上，其各项精度互不干涉才易得到较高精度。矩形导轨占据首位，上下平面控制垂直方向导轨直线性和承受垂直方向的力，侧平面控制左右方向直线性和承受侧向力，二者性能独立互不干涉互不影响。故在精密机床及加工中心应用较多。
（2）静动摩擦相接近：近年来，通过研究和试验，设计出了较理想的贴塑导轨，如英国专利产品被称为“三合一塑料导轨”的DU塑料板。此导轨不仅具有耐磨、吸振以及动、静摩擦系数相同的特点,而且摩擦系数小，近似为0.01左右，处在滑滚两种导轨的中间状态，防爬能力强。此外，该导轨还具有一定的弹性和自润滑能力，定位精度能稳定达到?3~?5um。因此，此种导轨目前广泛为加工中心和精密机床所采用。如国生产的TK4145数控坐标镇床上使用的塑料导轨，因其摩擦系数小，随速度变化较小，使用效果很好。
（3）导轨能自动贴合：要使导轨精度高必须使上、下导轨有自动贴合的性能。要自动贴合，一是要靠移动件重力贴合，二是靠附加弹性力或滚压力使其贴合。在导轨贴合这一点上，水平安置的导轨以双V型导轨为最佳。
（4）设计下导轨为基准上导轨为弹性体：根据弹性均为原则设计的精密机床，若其相配两导轨都设计为不易变形的刚体，则因相互干涉，精度会有所下降。因此在设计时应以长的下导轨为绝对的刚体基准，移动导轨与其自动贴合，受力以后具有一定的弹性，才能取得良好的效果。
1.3 改善导轨精度重复复稳定性的方法
机床在进行粗加工时，由于各部受到较大的力和力矩作用导致导轨变形和移动，因此在进行设计时要注意尽量使导轨受载后少移位和加工前后导轨能自动复位。其措施为以下几个方面：
（1）尽量减少移动件来回移动的倾侧力：传动件要安排在导轨摩擦合力中间，这对滑动导轨有很大影响，导向面在两对导轨的外侧，动导轨间的距离较大，热变形也相应增加，这样使得间隙会更大，影响导轨的导向精度。导向面是在一对平导轨的两侧，导向面间的距离较小，加工测量也较方便，易获得较高的平行度,热变形也小，可选用较小的间隙，导向精度高，但其牵引力与导轨摩擦力间偏离大，所形成的力偶易使工作台倾侧甚至卡住，降低导向精度。
（2）尽量减小移动件可能的变动量：倾侧力矩一般难以消除，尤其是在负
机电一体化-导轨精度
