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1、湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文 简易对刀仪的设计DESIGN OF SIMPLE TOOL SETTING GAUGE学生姓名：学 号：年级专业及班级： 2007级机械设计制造及其自动化(6)班指导老师及职称： 湖南长沙提交日期：20 11 年 5 月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全
2、意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言22 国内外对刀仪产品介绍 3 2.1 国内产品3 2.2 国外产品3 3简易对刀仪的设计要求34 整体方案的设计4 4.1方案比较4 4.2方案细化优选6 4.3标准公差及配合的选用7 4.3.1标准公差7 4.3.2配合8 4.3.3标准公差与配合的选用8 4.3.4基准制的选用85 零部件设计95.1刀套的设计9 5.2轴承的设计10 5.3底座的设计12 5.4底座端盖的设计13 5.5端盖的螺栓设计14 5.6导柱的设计14 5.6.1设计要求14 5.6.2设计过程15 5.6.3细长轴加
3、工工艺21 5.7弹性滑套的设计22 5.7.1设计要求22 5.7.2上弹性导套的作用22 5.7.3上弹性导套的设计程序与过程23 5.7.4下弹性导套的作用24 5.7.5下弹性滑套拧紧支块的设计245.8限位板的设计24 5.8.1设计要求24 5.8.2设计过程246传动方案的设计257 对刀仪的装配258简易对刀仪的使用说明279 结论27参考文献28致谢29简易对刀仪的设计学 生： 指导老师： （湖南农业大学东方科技学院，长沙410128）摘 要：为满足用户对加工精度和效率越来越高的要求，很多数控机床生产厂家及用户都希望在其机床上配备各种加工精度监测设备，在机床上使用测量装置进行
4、自动测量，对刀具位置进行测量，并根据测量结果自动修正刀具的偏置量，使同样的机床能加工出更高精度的零件。本文设计的就是一个能在简易数控镗床上使用的自动对刀仪.本对刀仪对刀迅速简捷，一般对刀只需几分钟，而且对刀准确，有信号显示，使用非常方便，消除对刀者对刀的烦恼，提高数控镗床加工效率，具有较高的实用价值。 关键词：对刀仪;刀补；数控镗床Design of Simple Tool Setting GaugeStudent:He Jun-fengTutor:Zhang Lan(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural Unive
5、rsity, Changsha 410128)Abstract：To satisfying the more and more needs of customer in manufacturing precision and in efficiency, a lot of NC lathe factories and customers hope to provide kinds of monitor equipments to process the precision,using the measure equipment to measure automatically,so that
6、receive the tool directly,and automatically correct the tool positions according to the measure result,thus we can get the higher precision in same NC lathe. This paper aims to designing a tool checking instrument that can be used for NC Boring Lathe. By the display of signal,the tool checking not o
7、nly can work accurately and expediently but also can avoid the bother of operator,increasing the level of processing efficiency and having the higher practical applying value.Key words:Tool Checking Instrument; tool repair; NC boring lathe1 前言随着生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂和改型频繁，单件和小批量产品占到70%以上。而且当产品改型时机床与
8、工艺装备均作较大的变换和调整，这就要求机床具有较强的适应产品变化的能力，数控机床应运而生并且很快得到广泛的应用22。另一方面目前制造业正处于设备新老交替阶段，经济型数控镗床和采用简易数控装置改造的普通设备的应用非常广泛，这些数控镗床是使用最广的数控机床，约占数控机床总数的42%，是加工回转类零件的主要设备，且多为开环控制的数控系统，经济实用。但是开环控制的简易数控镗床，由于不具备位置检测功能，所以每次开机后，刀具距离机床零点的位置是随机的，为了确定刀具(起刀点)在机床坐标系中的位置，操作者只能通过试切用卡尺测量或通过刻度盘读数，大概的确定刀具初始位置15，即实现所谓对零操作，从而获取起刀点在机
9、床坐标系内的坐标值。其次对于简易数控镗床刀架上安装的多把刀具而言，由于刀具类型不同，有安装时的随机性，而且多把刀的刀尖位置不一致，需一把一把地去测量并计算出刀补值，以便换刀时使程序能继续运行加工合格的零件。手动对刀特别麻烦且误差大，对于需频繁换刀的小批量工件的加工，更会增加大量占机试切工时，使加工效率大大降低，且不利于实现自动化加工，使数控机床的优势难以发挥。由于每把刀具的刀位点(车刀刀尖)在机床坐标系中的位置是不同的，如果以对零操作时使用的刀具为标准，则其它刀具与标准刀具刀位点之间存在一个相对位置偏差，即所谓刀补值，为了获取加工程序中所需刀补数据，对刀架上的各刀具均需用对零操作相似的办法进行
10、操作20。这样就增加了许多人为因素，降低了加工精度和生产率(尤其是形状比较复杂，使用刀具较多的情况下)，使数控系统的优势难以充分发挥。若使用对刀装置，对出标准刀后，以后的刀具通过触发对刀仪记录相对于标准刀的位置偏差，便可得到各刀的刀补值，既准确可靠，又很方便。对于产品更新频繁，生产周期要求短的加工，更有必要使用对刀装置。另一方面由于用户对加工精度和效率的要求越来越高，很多数控机床生产厂及用户都希望在其机床上配备各种加工精度监测设备，在机床上使用测头进行自动测量，在加工循环中不需人为介入，直接对刀具尺寸及位置进行测量，并根据测量结果自动修正刀具的偏置量，使同样的机床能加工出更高精度的零件21。2
11、 国内外对刀仪产品介绍2.1 国内产品目前，国内比较成熟的数控镗床的对刀仪器是手动对刀仪，当刀具碰到对刀仪的测头时，对刀仪的信号指示灯亮，此时记录下屏幕上的刀具坐标即为刀具的真实坐标。最后根据测得的数据做简单的运算，便能得到刀补值，如哈尔滨先锋机电技术开发有限公司开发的ETC一l和ETC一4M电子对刀器，对刀简单，直观清晰，适合于数控车、铣、锉等机床。由于该系统利用机床数控系统实时坐标显示功能在机床上实现刀具的X轴(工件直径)和Z轴(工件长度)方向上的对刀，采用这种对刀器对刀时，机床主轴不必旋转，所以操作简单，有利于提高生产效率。因此，该对刀仪在对刀功能更为齐全的同时，又可以得到比较高的测量精
12、度，另外对刀仪的安装也比较方便。但该对刀仪的缺点也很明显，对刀仪是靠三爪夹盘来固定的，这样装夹工件后便不能对刀，而且对完刀后还需将对刀仪取下，降低了工作效率13。2.2 国外产品 目前，英国、美国、德国、日本、瑞士和意大利等国均有多种型号的对刀仪产品。如德国的Zoller、Mi一ocrset和美国的EX一ELL公司的产品，不仅能迅速进行瞄准测量，而且能够利用微机对刀库进行管理。总体来说，国外数控镗床的自动对刀仪的技术较成熟，但价格较高，与其它机床的匹配也比较专业，需要进行人员培训和专门的技术服务。而且也只是为数不多的大企业才能够生产，如:著名的英国雷尼绍公司，该公司的产品主要是一种电机驱动的全
13、自动精密对刀仪，该对刀仪的重复定位误差极小，所以每次对刀完毕，可将对刀臂打回原位，操作方便而且精度较高其测量精度为0.001。测头通过联接臂和底座固定在机床主轴旁，测头的垂直中心线分别与机床的x、z轴平行。测量时移动刀架，当刀具的刀尖部分与测头接触时，测头发出触发信号，通过信号连接线触发数控系统记下此时的刀具位置，然后通过相应的测量软件计算出刀具的固定补偿值，并直接传送至相应的刀补单元。测量完毕后操作者即可使用该刀具进行力口工。该对刀仪还可以进行刀具破损检测，刀具破损检测功能能够检查刀具的长度，以确定刀具在最后一次设定后，是否有任何破损或裂纹11。3 简易对刀仪的设计要求简易对刀仪的设计思路源
14、于对简易对刀仪的原理的理解和延伸，在此基础上就孕育了我的设计。简易对刀仪的设计原理是抓住了对刀仪测量的是刀尖的最高点和刀尖的最大旋转半径原理，设计是在此基础上利用两个基面来确定刀尖的最高点和刀尖的最大旋转半径的，一个水平的高度基面和一个垂直的半径基面；通过测量这两个基面所移动的距离来计算出其他刀具相对于基准刀的差值，以达到测量的目的。 简易对刀仪的设计要求是根据其的使用环境（数控加工车间），加工制作条件和经济条件多方面的考虑，只要求其的测量精度达到0.01mm，所以采用数显卡尺（数显卡尺的测量精度为0.01mm）和千分表配合使用。使用环境在刀尖高度方面的尺寸要求相对于刀尖半径方面的尺寸要低些，
15、因此，刀尖半径方面的尺寸测量加一个千分表作精确测量，半径方面的尺寸可以达到0.001mm，完全能够满足使用要求。4 整体方案的设计方案一：双圆导柱式 方案二：单圆导柱式1） 对称式 1 ） 普通圆导柱式2） 单边式 2 ） 双削边圆导柱式41 方案比较方案一如图所示：图1 双圆导柱式Figure 1 The double circle guide rod type方案一中的对称式把测量半径的量具两边都固定死了，一防止了滑套的转动，二防止了出现自由误差（由于测量半径的量具两边都固定了，上下滑动时，两滑套随便怎么倾斜，量具都是水平的，出现的误差是一个系统误差，是可以确定的），但由于是固定死的，不能
16、转动，上面的量具就必须向上移动很长一段距离才能把刀具放得下去，这样就增加了圆导柱的加工难度，那样的圆导柱是一跟细长轴，既要保证圆柱度，又要保证垂直度，是很难达到加工要求的。单边式的是让上滑套在同一边两个并排的一大一小的导柱上滑动，下滑套是在大导柱上滑动，同时还固定了小导柱，这样就延续了双圆导柱防止出现自由误差的优点。上下滑套可同时绕大导柱转动，这样就防止了量尺与刀具的干涉，方便了放刀，把普通圆导柱的优点也结合起来了，同时也出现了转动的不确定性，为防止这一点，我们在底座上加了一个定位装置中心定位装置，解决了普通圆导柱很难确保量具过刀具中心的确定，相对精度有所提高。由于可以转动了，导柱的高度也就降
17、下来了，比对称式节约材料，而且精度也高些。由于滑套又出现了既要转动又要滑动，滑套又继续采用了滚针式配合接触，无形之中又增加了加工难度和装配难度3。双圆导柱式的结构把自由误差转变成了系统误差，测量精度有所提高，加工也比较容易，装配时相对较复杂些。方案二如图所示：图2 单圆导柱式Figure 2 The single circle guide rod type方案二中普通圆导柱式容易加工，易保证加工精度，装配容易，能很好的达到配合要求。但由于考虑要放刀具下去，因此就要求圆导柱上滑套必须能够转动，同时又要考虑到还要上下滑动，所以滑套与导柱的配合要求就很高，采用滚针式接触（价格低廉）或者是直线式轴承套
18、（价格比较贵）能解决配合问题，滚针式接触能达到配合要求而且价格便宜，所以采用后者。由于这样导致上面的滑套容易转动，而且同时必须转动一定角度才能把刀具放下，因此准确固定上增加了难度，这样就很难保证测量工具与刀具的中心在一条线上，测量比较困难，而且测量精度比较低10。双削边圆导柱式解决了普通圆导柱上的滑套会转动的问题，由于只要求上下滑动，所以不要用滚针式接触了，也就简化了装配，同时，它与底座的配合是一个普通圆柱和双削边圆柱组合的台阶式轴，容易保证测量工具与刀具的中心在一条线上，而且也容易让上面的测量工具偏转一个角度，只要稍微提起导柱，旋转180度，就可以把刀具放下，但这样也就要求双削边圆导柱与底座
19、的配合要求相当高，相对普通圆柱式的加工就困难多，而且由于加工精度要求比较高，那些与之配套的滑套孔就很难达到加工要求，明显就增加了成本。单圆柱式的外型简单，容易装配，加工时易保证各方面的加工尺寸要求，但是装配以后，上滑套移动后，随时都有一个倾斜的角度，而且这个角度是在变化的，有时可能上抬，有时也可能是下降，造成自由误差太大，对测量精度影响大。42 方案细化优选轴承与刀套的配合：轴阶式的和阶梯式的圆导柱：普通圆柱型和削边圆柱型底座：圆导柱单边分布型和对称分布型滑套：弹性滑套和嵌滚针滑套数显卡尺安放：测量半径和测量高度的数显卡尺测量精度的提高：数显卡尺和千分表配合使用通过对各部分细化优选，并对一些局
20、部零件进行修改以及装配方法的改变，使得整体方案达到了一种最优搭配，得出整体方案的草图如下：图3 整体方案草图Figure 3 Whole project grass diagram从整体方案中可以看出，综合了几种方案的优点，轴承与刀套采用的是阶梯式的安装方式，这是考虑到实验室的实际加工条件，一次性镗孔太深会出现一定的锥度，有可能使下面的轴承放不到位，做成阶梯式的就减少了这种可能；采用了单圆导柱和双圆导柱相结合的优点，外加了一个提高测量精度的千分表配合使用；为了提高底座的平稳性，采用了支出块对称分布；为防止滑套可能会卡死，采用了弹性滑套，还防止了滑套与导柱之间出现较大间隙，尽可能的达到无间隙配合
21、；为了使用起来方便点，采用了测量半径的数显卡尺反装，这样就不需要转动卡尺，就可以放下刀具，减少了因转动带来的不定定位误差9。此外，考虑到右边的小导柱很容易发生位置偏移，因此在后面的设计中加了一块用于限位的限位板。4.3 标准公差及配合的选用4.3.1 标准公差 GB/T1800.2-1998规定标准公差等级代号用符号IT和数字组成，例如IT7。当其与代表基本偏差的字母一起组成公差带时，省略IT字母，如h7。GB/T1800.3-1998对基本尺寸至500mm内规定了IT01、IT0、IT1IT18共20个标准公差等级：基本尺寸大于500mm至3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差
22、等级8。4.3.2 配合 GB/T1800.2-1998规定配合用相同的基本尺寸后跟孔、轴公差带表示孔、轴公差带写成分数形式，分数为孔公差带：分母为轴公差带，例如52H/g6或52配合分基轴制配合和基孔制配合：如有特殊要求，容许将任一孔、轴公差组成配合，无论基孔制配合还是基轴制配合，都有间隙配合、过渡配合和过盈配合三类。4.3.3 标准公差与配合的选用 公差与配合的选用不仅关系到产品的质量，而且关系到产品的制造和生产成本。选用公差和配合的原则应为：在保证产品质量的前提下尽量可能便于制造和降低成本，以取得最佳的技术经济效果，选用公差与配合的方法大体可归纳为类比法、计算法和实验法三种，类比法又称“
23、先例法”、“对照法”，它是以类似的机械、机构、零部件为参照对象，在功能、结构、材料和使用条件等方面与所要设计的对象进行对比后，确定公差与配合的方法。计算法是按照一定的理论和公式通过计算确定公差和配合的方法。我国已将尺寸链的计算和选用（见 GB/T5847-1986）,过盈配合的计算和选用（见GB/T5371-1985）进行了标准化。间隙配合计算以及计算机辅助公差设计（含优化设计、并行设计）等方法也日趋成熟，但尚未制定标准和推广。实验法是通过实验确定公差和配合的方法。以往常用比较古老的方法进行实物实验，现在由于科学技术和计算机的发展，各种模拟、仿真等先进方法也应用而生12。4.3.4 基准制的选
24、用 基准制的选用应从结构、工艺、经济等方面综合考虑。GB/T1800.2-1998提出：一般情况下优先选用基孔制配合，如有特殊需要，容许将任一孔、轴公差带组成配合。之所以提出优先选用基孔制配合，主要出自工艺、经济的考虑一般中等尺寸有较高公差等级要求的孔，常用定植刀具（如铰刀、拉刀等）加工，用定植量具（如光滑极限量规）检验，如用基孔制配合，既可减少定值刀、量具的品种，又利于提高效率和保证质量。基准制的选用与使用要求无关，主要从结构、工艺和经济几方面来考虑7。1 、一般情况下有限使用基孔制。如果对基本尺寸相同的孔和轴，给定的公差值相同，这时孔比轴的加工要困难。当采用基孔制时，可以减少定值刀具、量具
25、的规格数量，有利于刀、量具的标位化、系列化。2 、与标准件配合时 ，配合制的选择通常依标准件而定。如与滚动轴承内圈相配的轴选用基孔制，与滚动轴承外圈配合的孔选用基轴制。3 、为了满足配合的特殊要求，允许采用混合配合。5 零部件的设计5.1 刀套的设计刀套的尺寸是由刀具锥柄的尺寸得来的（型号：ISO7388-40）1。如图示刀具锥柄为铣床用标准刀具锥柄，最大圆面为：44.45mm，圆锥面的长度为：68.4mm，锥度为7：24，刀具锥柄下面还有一段拉钉伸出的长度为：35mm。由图示尺寸和考虑到要保证刀套的强度而得出的刀套壁厚大于10mm小于15mm就产生了刀套的初略外形，由于还要考虑到转动，刀套还
26、得与轴承配合，我们就选用了45mm和60mm的内径的轴承，于是就有了如图示的刀套尺寸。图4 刀具锥柄图Figure 4 Diagram of tool taper shank图5 拉钉图Figure 5 Diagram of pop rivete 图6 刀套图Figure 6 Diagram of an edge case5.2 轴承的设计滚动轴承的代号 滚动轴承代号有基本代号、前置代号和后置代号组成，用字母和数字表示。5.2.1 基本代号用来表示轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型1）轴承的内径用基本代号右起第一、二位数字表示，对常用内径d=20480mm的轴承，内径一般为5的倍数，如04表
27、示d=20mm,内径10mm，12mm,15mm和17mm的轴承，内径代号一次为00、01、02和03.2）轴承的直径系列，用基本代号右起第三位数字表示，直径系列代号有7、8、9、0、1、2、3、4、5。对应于相同内径轴承的外径尺寸依次递增。3）轴承的宽度系列用基本代号右起第四位数字表示，当宽度系列为0系列时，对多数轴承在代号中不标出宽度系列代号0，但对于调心滚子轴承和圆锥滚子轴承宽度系列代号0应标出4。5.2.2 后置代号1）轴承的公差等级分为2级、4级、5级、6级和0级，共六个级别，依次由高级到低级，其代号分别为/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X和P0。公差等级中，6X级仅适用于圆锥
28、滚子轴承；0级为普通级，在轴承代号中标出。2）常用的轴承径向间隙系列分为1组、2组、0组、3组、4组和5组，共6咯组别，径向游隙依次由小到大。0组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出，其余的游隙组别在轴承代号中轴承代号中分别用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。5.2.3 前置代号 轴承的前置代号用于表示轴承的分部件，用字母表示，如用L表示可分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。 如30209表示内径为45mm，圆锥滚子轴承，尺寸系列为02，正常结构，0级公差，0组游隙。 如30212表示内径为60mm，圆锥滚子轴承，尺寸系列为02，正常结构，0级公差，0组游隙
29、。角接触球轴承与圆锥滚子轴承的比较：角接触球轴承：可同时承受径向和轴向载荷，限制一个方向的轴向位移，根据转速高，适宜于承受径向和轴向载荷的联合载荷，通常成对使用，接触角大时可承受的轴向载荷也较大。圆锥滚子轴承：30000型可承受以轴向载荷为主的轴向和径向联合载荷，31000型可承受以轴向载荷为主的轴向和径向联合载荷，限制一个方向的轴向位移，极限转速中，可分别安装内圈和外圈，在安装和使用中，可调整径、轴向游隙，常用于转速不太高，刚性好，径向和轴向载荷较大的轴，常成对使用。选择滚动轴承类型时，应考虑的因素：1） 轴承所受载荷的大小和方向（径向、轴向或既有径向又有轴向的联合载荷）2） 轴承载荷的性质
30、（固定、动或冲击载荷）3） 工作环境（温度和湿度等）和轴承转速。4） 对轴承刚性的要求（预紧以增加轴承部件的刚度）5） 调心性能的要求（轴的轴线和壳体孔的轴线的同轴度）6） 轴向位移的要求（固定支撑或游动支撑）7） 要求轴承工作时振动小，噪声低和安装维修方便等。试选择圆锥滚子轴承，已知轴颈直径d=45mm,转速小于100r/min,轴承的工作温度t50C，载荷有轻微冲击，要求轴承的使用寿命为L=10年=87600小时1) 按题意试选30205型轴承2) 选角度 参考资料：机械设计第七版 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社 由上述参考资料P302表13-1常用滚动轴承的类型，主要性能和特点查得a
31、=183)求Fa 。FrFa/ F=Cos18 Fr/F=Sin18Fa=59.8cos18=46.6N Fr =59.8sin18=15.14N4)求比值:Fa/ Fr=46.5/15.14=3.08参考资料：简明机械设计手册唐金松主编 第二版 上海科学技术出版社由上述资料P446页表15-24圆锥滚子轴承（GB/T297-94）查得：e=0.4Fa/ Fr=3.08e 可查的Y=1.5由机械零件P314页表3-15径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y查得：X=0.45)初步计算当量动载荷P，根据：P=fp(X Fr+Y Fa)由机械零件表3-16载荷系数fp查得 fp=1.0-1.2取 fp
32、=1.2 6）根据式： 由简明机械设计手册 P418页规定滚子轴承=10/37）根据机械零件314页表13-5有：当量动载荷P=91.15N8)验算30204轴承的寿命，根据：约等于预期计算寿命 故可采用30204型号轴承245.3 底座的设计底座的尺寸是由刀套与轴承的配合得来的。上面已经有刀套和轴承的基本尺寸以及零件图，刀套和轴承配合起来的组合件的外形尺寸就决定了底座的内孔尺寸，因为二者配合一种紧配合；刀套和轴承配合的最大外径加上留出的壁厚，螺钉直径和强度余量，得出底座的基本尺寸。底座的支出块尺寸是由整体方案中量具的安放位置和滑套的尺寸来确定（在此待定，只定大概外形）。底座的外形是由整体方案
33、得来的。基本尺寸与整体方案要求结合起来定下底座的基本外形，由上面的尺寸和整体方案可一确定底座的外形，支出块的外形在整体方案中就已经选择了，其具体的尺寸由导柱和滑套的具体装配尺寸来确定。 图7 底座图Figure 7 Base diagram54 底座端盖的设计参考资料：机械设计课程设计图册 龚溎义主编 第三版 高等教育出版社2 具体参考在机械设计课程设计图册P85页轴承端盖结构（6）由于底座的锥套伸出底座的上表平面，故端盖必须采用中间空的环行端盖，即如图8所示： 参考机械设计课程设计图册P85页图（6）图中各尺寸的确定：e = 1.2 d3 = 1.2 6 = 7.2 在（底座端盖的螺栓设计）
34、中设计d3=6由于m 10mm , 故选用m=10mm由于s3=68mm,故选用s3=7mm由于d1、 b1、 b2由密封尺寸确定，故d1=69 b1=15 b2=7（见机械零件手册P127）由于D2=D+（55.5）d3 因为D=110mm d3=6mm所以D2=110+（55.5）6=140143mm 选D2=140mm由于D0=0.5 (D2+D)=0.5 (140+110)=125mm图8 底座端盖图Figure 8 Diagram of the end cap of base5.5 端盖的螺栓设计参考资料：机械零件手册 周开勤主编 第五版 高等教育出版社根据底座端盖的直径为40mm,
35、端盖，厚度选择GB/T5783-2000MX20的螺栓。螺栓的尺寸数据由机械零件手册P72页表6-12六角头螺栓-全螺纹-A和B级。（GB/T5783-2000）查得：（螺栓图在机械零件手册的P74页） L=20 a=3 k=4 d=6 k=3C=0.5 r=0.3 da=6.8 dw=9 e=12S=10 a=305.6 导柱的设计5.6.1 设计要求几何精度，即导向精度，也就是运动直线度和回转精度，直线度为0.01mm，圆柱度为0.01mm；运动精度：一是运动的平稳性，低速沿着导柱爬行，垂直度为小于0.01个丝； 二是定位精度（线定位），沿直线爬行，不沿圆柱转动，即沿圆柱的转动值为0。 具
36、有足够的承载能力和刚度，使用寿命为10年； 结构简单，工艺性好，便于调整和维修； 具有良好的润滑和防护装置。材料选择：应具有良好的耐磨性、摩擦系数小、动静摩擦系数小；加工和使用时产生的内应力小，尺寸稳定性好等性能。 设计程序和内容：根据工作条件、负载特点，确定导柱的类型，截面形状和结构尺寸；进行导柱的力学的计算，选择导柱的材料，表面精加工和热处理方法以及摩擦面硬度匹配；设计导柱的配合间隙和预加负荷调整机构；设计导柱的润滑方法及防护措施；制定导柱的精度和技术条件。5.6.2 设计过程大导柱的作用：使弹性滑套在大导柱上上下滑动，以便带动安装在大导柱上滑套游标卡尺的滑动，从而测量出刀具的高度和半径2
37、3。小导柱的作用：一根为防止安装在大导柱上的上下两个弹性滑套绕大导柱转动的导柱，另外一根则是安装千分表的弹性导套的导柱，以便使安装千分表的导套自由的上下滑动。普通滑动导轨的主要特点：1.结构简单，使用维修方便； 2.未形成完全液体摩擦时低速易爬行； 3.磨损大，寿命低，运动精度不稳定。截面的设计：根据运动是垂直水平面，因此采用圆截面的导柱。其特点及应用：制造简单，内孔可研磨，外圆可采用磨削可达到配合精度，磨损不能自动调整间隙；主要用于轴向载荷场合。两根平行的圆柱：制造工艺性，导向性好；主要用于轻型机械或者受轴向力的场合。导柱材料的选择：由于导套要上下滑动，因此要求导柱具有一定的硬度，故采用T1
38、0的材料。导柱的热处理：重要导柱在粗加工之后就要进行一次时效处理； 高精度导柱一般在半精加工之后就还要进行二次时效处理。常用导柱淬火方法有：1.高、中频淬火，淬硬层深度（1mm2mm）硬度（45HRC50HRC）；2.电接触加热自冷表面淬火，淬火硬度层深度（0.2mm0.25mm）显微硬度为600HM左右，这种方法这样要用于大型导轨。表面粗糙度：1. 刮研导柱：具有接触好，变形小，可以存油，外观美等优点，但劳动强度大，生产率低，主要用于高精度导柱。刮研导柱面每 25 mm 25 mm 面积内的接触点数见表：表1 刮研导柱面接触点数表Table 1 Pare off to grind to le
39、ad the pillar to face the contact to order the few watch类型滑动导轨宽度 滑动导轨宽度高精度型级高精度型级2530162016202025精密型16201316普通型10138102.磨削导柱：生产率高，是加工淬硬导轨唯一方法，磨削导轨表面粗糙度（Ra）应达到的要求见表12： 表2 磨削导柱表面粗糙度表Table 2 Whet to pare to lead a watch of the pillar surface动导轨类型中小型大型重型高精度型级0.20.40.80.4高精度型级0.10.20.80.4高精度型级0.40.80.80.
40、4高精度型级0.20.40.80.4精密型0.40.81.6精密型0.20.40.8普通型0.81.61.6普通型0.40.80.8磨削导轨面的接触指标（%）表3 导轨面接触指标Table 3 Lead the track faces to get in touch with the index sign滑动导轨类型全长上全宽宽807570706050高精度型精密型普通型导柱的许用压强分析 导柱的压强是影响导柱耐磨性和接触变形的主要因素之一。设计导轨时将压强取得过大，则会加剧导柱的磨损；若取得过小，又会增大尺寸。因此，应根据具体情况，适当的选择压强的许用值。重型和精密型的压强可取得小些；中等普通型的压强应取得大些；通用型的许用压强（专用的许用压强比表中的数值减少25%30%）见表：表4 导柱许用压强Table 4 Lead the pillar uses to press strong导轨类型平均压强（Mpa)主运动和滑动速度较大的圆导柱直径D300主运动和滑动速度较大的圆导柱直径D300主运动和滑动速度较小的圆导柱直径D300主运动和滑动速度较小的圆导柱直径D3000.40.20.31.30.5压强的分布与假设条件： 影响导柱的压强分布的因素很多，情况复杂，为了便于进行工程设计，进行如下假设：1.导柱本身刚度大于接触刚度-此时只考虑接触变形