CN102189409B - 数控机床的反包容闭式静压导轨结构 - Google Patents

数控机床的反包容闭式静压导轨结构 Download PDF

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数控机床的反包容闭式静压导轨结构，包括床鞍左右两侧下端通过螺钉分别固定活动导轨，床身两内侧上方固定固定导轨，在活动导轨三个端面分别分布若干油腔；床鞍两外侧下方分别安装左挡油板和右挡油板防止静压油外泄到床身。机床进给轴最高快移速度42m/min，反包容式矩形滑动导轨形式，用两条导轨内侧面导向，可减小移动时引起的运动部件的偏转，提高整体运动部件的导向性能和导向精度；导轨的耦合面选用液体静压导轨形式，摩擦阻力极小，传动效率高；导轨运动精度的保持性好，使用寿命长；工作台运行速度的变化对油膜厚度的影响较小，工作稳定，低速时无爬行现象；油膜有吸振作用，导轨抗振性能好；承载能力大、支承刚度高，实现机床高精度进给移动。

Description

数控机床的反包容闭式静压导轨结构
技术领域
本发明涉及机械制造设备，机床中的数控车床的反包容闭式静压导轨。
背景技术
导轨部件是机床的直线性基准，对它的基本要求如下:运动平稳，动作灵活，直线运动时绝对没有爬行等不连续动作；有较高的直线运动精度，并且能长期保持它的精度；在实际应用中有与使用条件相适应的刚度；高速运动时发热量要少；维护保养要容易。
常用的数控机床的导轨结构有多种形式：燕尾形导轨、平面导轨、V一平面导轨、双V形导轨和矩形导轨等。对数控机床，如采用无特殊强制润滑措施的燕尾形和平面导轨，使用期间会有磨损，需定期校准其侧向间隙，操作较为繁琐。导轨部件的导轨偶合面必须要求不能有磨损。这一方面要求导轨应有较高的制造精度，导轨的材料要有很高的稳定性和耐磨性，同时还需要求导轨的偶合面要有很好的偶合形式。现代数控机床中导轨的偶合面中一般的摩擦接触已较少采用，现在采用的方式有滑动导轨、滚动导轨、液体静压导轨、气浮导轨、空气静压导轨等。
发明内容
本发明的目的是提供一种数控机床的反包容闭式静压导轨结构，实现机床的高速快移速度和较高的移动工作精度。
数控机床的反包容闭式静压导轨结构，包括固定在床鞍体两侧面下端的活动导轨和固定在床身中间的两条固定导轨，其特征在于固定在床鞍体两侧面下端的活动导轨和固定在床身中间的固定导轨构成了矩形闭式静压导轨结构，其中固定在床鞍两侧面下端的活动导轨三个端面分别分布若干油腔，活动导轨采用有横向回油槽的油腔结构，每个油腔均设一个进油孔，静压油节流器的管路与各个油腔的进油孔相通，床鞍两外侧下方分别安装左、右挡油板防止静压油外泄到床身，伺服电机为床鞍的轴向进给驱动动力源；当活动导轨的油腔通入经过节流器的液体静压油后，与固定在床身中间的固定导轨形成压力支承油膜，使床鞍浮起，并在进给伺服电机作用下带动丝杠驱动床鞍在两固定导轨上移动从而实现机床的轴向进给。
本设计的机床进给轴最高快移速度42m/min，导轨结构选择反包容式矩形滑动导轨形式，所谓反包容式即用两条导轨内侧面导向的导轨结构形式，故命名反包容式与传统滑动导轨的结构以示区分。采用该种导轨形式时当传动件位于中心线上时，可减小移动时引起的运动部件的偏转，提高整体运动部件的导向性能和导向精度；导轨的耦合面选用液体静压导轨形式，液体静压导轨具有以下的特点：纯液体摩擦，摩擦阻力极小，传动效率高；导轨运动精度的保持性好，使用寿命长；工作台运行速度的变化对油膜厚度的影响较小，工作稳定，低速时无爬行现象；在活动导轨的三个端面分别设有横向回油槽的油腔，各个油腔的压力互不干扰、有较高的承受偏载能力及油膜厚度容易调整。油膜有吸振作用，导轨抗振性能好，承载能力大，支撑刚度高(特别是定压反馈节流静压导轨，理论上的静态油膜刚度无穷大)，本设计结构使得机床进给高速和高精度得到了完美的统一，实现机床高速、高精度进给移动。
附图说明
图1是反包容闭式静压导轨结构示意图；
图2是活动导轨内侧立面油腔的结构和进油示意图；
图3是活动导轨上面油腔的结构和进油示意图；
图4是活动导轨下面油腔的结构和进油示意图。
具体实施方式
本设计数控机床的反包容闭式静压导轨结构，安装在卧式数控车床上，如图1所示，其特征在于床鞍1左右两侧下端通过螺钉分别固定活动导轨5，床身3两内侧上方通过螺钉分别固定固定导轨7，在活动导轨5三个端面分别分布若干油腔。床鞍两外侧下方分别安装左挡油板2和右挡油板6防止静压油外泄到床身，伺服电机4为床鞍1的轴向进给驱动动力源。
该结构活动导轨5选择的是有横向回油槽的油腔结构形式，图2是活动导轨5在内侧立面的油腔8，油腔形状为矩形，矩形边缘是环绕一周的封油面11，在相邻油腔8之间的即为横向回油槽14；图3是活动导轨5在上面的油腔9，油腔形状为矩形，矩形边缘是环绕一周的封油面12，在相邻油腔9之间的即为横向回油槽15；图4是活动导轨5在下面的油腔10，油腔形状为矩形，矩形边缘是环绕一周的封油面13，在相邻油腔10之间设横向回油槽16。在各个相邻油腔之间即为横向回油槽，各横向回油槽共用回油通路，通过床身3的回油通道共同收集静压油统一回到静压油箱。所述每个油腔都有一个进油孔，静压油节流器17的管路与各个油腔的进油孔相通，在油腔充入经过节流器17的静压油后封油面起到建立初始托举力的作用。
作业状态：在机床启动工作后，静压压力油通过两活动导轨5内部进油通道进入油腔，当活动导轨封油面上有足够大的总压力平衡包括床鞍1在内的运动部件重量时，支承部件即被浮起，此时油液通过活动导轨5上下端面的间隙流出，当浮起量大于活动导轨上下两端面的表面不平度时，即形成纯液体摩擦，然后伺服电机4带动丝杠驱动床鞍1在两固定导轨7上移动实现机床的轴向进给。
组装次序：
1．首先修刮床身3及床鞍1的导轨安装面精度，然后再检验床身3上固定导轨7的安装面下外立面的的精度，用标准平尺检验水平和垂直面的接触面积，要求均匀接触面积达到80%以上，将固定导轨7与床身3用螺钉固定，用扭力扳手控制螺钉受力，以固定导轨7的下面为基准，测量固定导轨7的下面与床身3的平行度，通过调整螺钉的压紧力来纠正倾斜程度。
2．再根据实际测量固定导轨7下端面与活动导轨5滑动接触的床身3垂直方向的高度，修磨活动导轨5的厚度，以保证静压导轨油膜间隙达到理论设计值，然后再将两活动导轨5分别固定在床鞍下端面，需要注意安装螺钉的用力大小与先后次序。
3．最后再将挡油板2和6分别安装在两活动导轨5外侧，完成反包容闭式静压导轨结构的装配。

Claims (2)

1.数控机床的反包容闭式静压导轨结构，包括固定在床鞍两侧面下端的活动导轨和固定在床身中间的两条固定导轨，其特征在于固定在床鞍两侧面下端的活动导轨和固定在床身中间的固定导轨构成了矩形闭式静压导轨结构，其中固定在床鞍两侧面下端的活动导轨三个端面分别分布若干油腔，活动导轨采用有横向回油槽的油腔结构，每个油腔均设一个进油孔，静压油节流器的管路与各个油腔的进油孔相通，床鞍两外侧下方分别安装左、右挡油板防止静压油外泄到床身，伺服电机为床鞍的轴向进给驱动动力源；当活动导轨的油腔通入经过节流器的液体静压油后，与固定在床身中间的固定导轨形成压力支承油膜，使床鞍浮起，并在伺服电机作用下带动丝杠驱动床鞍在两固定导轨上移动从而实现机床的轴向进给。
2.根据权利要求1所述的数控机床的反包容闭式静压导轨结构，有横向回油槽的油腔结构：活动导轨(5)内侧立面的油腔(8)、上面的油腔(9)和下面的油腔(10)的形状均为矩形，矩形边缘是环绕一周的封油面，所述每个油腔都有一个进油孔，静压油节流器(17)的管路与各个油腔的进油孔相通；在各个相邻油腔之间即为横向回油槽，各横向回油槽共用回油通路，通过床身(3)的回油通道共同收集静压油统一回到静压油箱。
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