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一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨 Download PDF

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Abstract

一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，包括滑动导轨的静导轨、以及两个结构相同的动导轨滑块；动导轨滑块由滑动导轨的动导轨滑块座和铁基多孔含油材料镶块组成；铁基多孔含油材料镶块镶在滑动导轨的动导轨滑块座的内表面，并与滑动导轨的静导轨接触形成滑动结合面；在滑动导轨的动导轨滑块座上有润滑油通道孔；润滑油通道孔为通孔，贯穿滑动导轨的动导轨滑块座，润滑油通道孔一端裸露在外，另一端与铁基多孔含油材料镶块接触，润滑油通道用于向铁基多孔含油材料镶块注入润滑油；所述铁基多孔含油材料镶块材料为铁基粉末冶金多孔材料，体积孔隙率为5％～20％，内部孔孔径为5～60μm，内部孔与表面连通。

Description

一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨
技术领域
本发明涉及一种高刚度大阻尼的铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，涉及使用铁基粉末冶金多孔材料获得高刚度、大阻尼和良好润滑性能的滑动导轨的组成方法。本发明属于先进制造技术及精密超精密加工技术领域。
背景技术
滑动导轨是机床或其它一些机器的重要部件之一。以机床为例说明，机床是要求非常高的精密、高效、柔性化、自动化加工设备，机械结构非常复杂，其设计技术涉及很多学科领域，其中机床滑动导轨结合面对机床整机动态特性的影响非常明显，它在很大程度上决定机床的刚度、精度以及精度的保持性。
普通的滑动导轨一般是由整体式动导轨和静导轨的粗糙表面直接接触，难以形成完整的液体润滑膜。从润滑的角度看，属于混合边界润滑状态。另外整体式的动导轨使得滑动导轨的导向精度对动、静导轨的加工直线度依赖程度增大。
鉴于上述情况，希望能制造出一种具有良好润滑特性，刚度和阻尼较大且导向精度高的滑动导轨。
发明内容
鉴于以上所述普通滑动导轨在润滑方面的缺陷，本发明提供一种具有高刚度、大阻尼且润滑性能良好的铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，滑动导轨的结合面分别由普通钢材料和铁基多孔含油材料组成，动导轨由2个或2个以上滑块构成。
本发明是采用以下技术手段实现的：
一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，包括滑动导轨的静导轨（1）、滑动导轨的动导轨滑块A、滑动导轨的动导轨滑块B组成。所述滑动导轨的动导轨滑块A和滑动导轨的动导轨滑块B结构相同。以滑动导轨的动导轨滑块A为例说明其结构：滑动导轨的动导轨滑块A由滑动导轨的动导轨滑块座（3）和铁基多孔含油材料镶块（2）组成。铁基多孔含油材料镶块（2）镶在滑动导轨的动导轨滑块座（3）的表面，并与滑动导轨的静导轨（1）接触形成滑动结合面；在滑动导轨的动导轨滑块座（3）上有润滑油通道孔（4）；润滑油通道孔（4）为通孔，贯穿滑动导轨的动导轨滑块座（3）；润滑油通道孔（4）一端裸露在外，可以连接注油装置，另一端与铁基多孔含油材料镶块（2）接触；通过润滑油通道（4），铁基多孔含油材料镶块（2）可以长期与润滑油保持接触。所述铁基多孔含油材料镶块（2）材料为铁基粉末冶金多孔材料，体积孔隙率为5%~20%，内部孔孔径为5~60μm，铁基多孔含油材料镶块（2）内部孔是与表面连通孔。
所述滑动导轨的静导轨（1）材料为铸铁或碳钢，动导轨滑块座（3）材料为铸铁或碳钢。
所述一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的润滑油通道如图2箭头所示，润滑油通过润滑油通道（4）与铁基多孔含油材料镶块（2）接触，由于铁基多孔含油材料镶块（2）上的孔是与表面连通孔，润滑油便扩散渗流至铁杰多孔含油材料镶块内部，滑动导轨工作时，由于载荷和温度的变化，润滑油便渗出，充满在铁基多孔含油材料镶块（2）和滑动导轨的静导轨（1）形成的滑动结合面内。
铁基多孔含油材料镶块（2）和滑动导轨的动导轨滑块座（3）的连接方式可以采用螺钉或铆钉连接。图3所示为铁基多孔含油材料镶块（2）与滑动导轨的动导轨滑块座（3）的一种螺钉连接方式。下压板（7）为所述铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨应用在矩形导轨型式时防止侧翻的必要装置。
有益效果：
1、动导轨由铁基多孔含油材料构成，在滑动副的法向载荷和工作温度影响下，多孔含油材料中的油渗出，充满滑动结合面整个工作表面，改善了滑动结合面的润滑特性。停机状态时，结合面间的油由于毛细现象以及温度的改变部分回渗至多孔含油材料中，油损耗量很少。注油通道孔可以使铁基多孔材料长期与润滑油接触，处于长期饱含油状态，因此滑动导轨结合面可以在较长时期不用注油。
2、滑动导轨结合面间充满油后，整个接触状态发生改变，较易形成润滑油膜，且由于结合面间间隙极小，油被约束在结合面间的间隙中，油流出的法向和切向流阻极大。在刚度方面表现为，结合面刚度由固体接触刚度和油膜动态刚度两部分组成；在阻尼方面表现为，结合面阻尼油固体阻尼和油膜阻尼两部分组成，极大提高了结合面的刚度和阻尼。
3、动导轨由2个或2个以上滑块构成，由于滑动导轨的动导轨尺寸减小，能够保证很高的加工直线度和平面度，因此所述铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨易获得很高的导向精度。
本发明适用于混合边界润滑的滑动导轨，在较重载、中等载荷及中速的滑动导轨应用场合具有较好的应用前景。
附图说明
图1是一种铁基多孔含油材料滑动导轨示意图；
图2是铁基多孔含油材料滑动导轨润滑油通道示意图；
图3是铁基多孔含油材料镶块与动导轨滑块座的一种连接方式示意图；
图4是一种铁基多孔含油材料的凹形三角形滑动导轨结构图；
图5是一种铁基多孔含油材料的矩形滑动导轨结构图；
图6是一种铁基多孔含油材料的下凹矩形滑动导轨结构图；
图7是一种铁基多孔含油材料的燕尾形滑动导轨结构图；
图8是一种铁基多孔含油材料的下凹燕尾形滑动导轨结构图；
图9是铁基多孔含油材料滑块型矩形滑动导轨的一种组合形式截面图；
图10是铁基多孔含油材料滑块型矩形滑动导轨一种组合形式等轴测图；
图中：1、滑动导轨的静导轨，2、动导轨滑块上的铁基多孔材料镶块，3、动导轨滑块座，4、动导轨滑块座上的润滑油通道孔，5、连接螺钉，6、螺钉，7、矩形导轨下压板，8、工作台桥板，2＇、另一个动导轨上的铁基多孔材料镶块，3＇、另一个动导轨滑块座，4＇、另一个动导轨滑块座上的润滑油通道孔，A、铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的一个动导轨滑块，B、铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的另一个动导轨滑块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明是将滑动导轨的动导轨制作成滑块型，以动导轨滑块A为例说明，动导轨滑块A由动导轨滑块座3，铁基多孔材料镶块2组成。在动导轨滑块座3上，开有润滑油通道4，润滑油通孔可以通过接头外接油杯等附件。
如图2所示，滑动导轨工作时，润滑油通孔中充满油，润滑油通孔下端与铁基多孔材料接触，使得铁基多孔材料内部充油。滑动导轨工作时，由于载荷和温度的升高，使的铁基多孔含油材料中的滑油渗出，如箭头所示，充满在铁基多孔材料镶块2和滑动导轨的静导轨1所形成的结合面中，从而起到润滑和支承的作用。
所述滑动导轨的静导轨1材料为铸铁或碳钢。
所述滑动导轨的动导轨滑块座3材料为碳钢，用以保持整个动导轨滑块的法向和切向刚度。
所述铁基多孔材料镶块2材料为铁基粉末冶金多孔材料，体积孔隙率为5%~20%，内部孔孔径为5~60μm，内部孔是与表面连通孔。
铁基多孔含油材料镶块（2）和滑动导轨的动导轨滑块座（3）的连接方式可以采用螺钉或铆钉连接。图3所示为铁基多孔含油材料镶块（2）与滑动导轨的动导轨滑块座（3）的一种螺钉连接方式。下压板（7）为所述铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨应用在矩形导轨型式时防止侧翻的必要装置。
所述铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨可以按照传统导轨的组合形式组合使用，如图10,11为所述铁基多孔含油材料滑块型矩形滑动导轨的一种组合形式。图11是从下向上看的等轴测图。
本发明的工作原理是：
铁基多孔材料镶块2通过润滑油通孔4长期保持与润滑油接触，使得铁基多孔材料镶块2内饱含润滑油，滑动导轨工作时，铁基多孔材料镶块2内的润滑油渗出，充满在铁基多孔材料镶块2和滑动导轨的静导轨1所形成的滑动结合面中，从而在滑动结合面中形成润滑油膜，改善滑动导轨的润滑特性。同时，铁基多孔材料镶块2和滑动导轨的静导轨1所形成的结合面接触刚度由极小部分固体接触刚度和大部分油膜接触刚度组成，由于铁基多孔材料孔隙直径极小，因此润滑油向铁基多孔材料镶块2的基体内渗透的流阻极大，可以提高滑动结合面的整体刚度。滑动导轨工作时，大量振动能量耗散在铁基多孔含油材料镶块2和滑动导轨的静导轨1所形成的结合面上，再加上铁基多孔含油材料本身阻尼系数的增大，因此可以使滑动导轨的阻尼大为增加。
所述滑动导轨的动导轨由2个或2个以上滑块构成，由于滑动导轨的动导轨尺寸减小，能够保证很高的加工直线度和平面度，因此所述铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨易获得很高的导向精度。
如图4所示，本发明应用在三角形滑动导轨的凸形动导轨上，对应的是三角形滑动导轨的凹形静导轨1。三角形滑动导轨的凸形动导轨也制作成滑块型，包含铁基多孔材料三角形滑动导轨的凸形动导轨滑块座3，润滑油通道4，铁基多孔材料镶块2。
如图5所示，本发明应用在矩形滑动导轨的凹形动导轨上，对应的是矩形滑动导轨的凸形静导轨1。矩形滑动导轨的凹形动导轨也制作成滑块型，包含铁基多孔材料矩形滑动导轨的凹形动导轨滑块座3，润滑油通道4，铁基多孔材料镶块2，下压板7。
如图6所示，本发明应用在矩形滑动导轨的凸形动导轨上，对应的是凸形滑动导轨的凸形静导轨1。矩形滑动导轨的凹形动导轨也制作成滑块型，包含铁基多孔材料矩形滑动导轨的凸形动导轨滑块座3，润滑油通道4，铁基多孔材料镶块2。
如图7所示，本发明应用在燕尾形滑动导轨的凹形动导轨上，对应的是燕尾形滑动导轨的凸形静导轨1。燕尾形滑动导轨的凹形动导轨也制作成滑块型，包含铁基多孔材料燕尾形滑动导轨的凹形动导轨滑块座3，润滑油通道4，铁基多孔材料镶块2。
如图8所示，本发明应用在燕尾形滑动导轨的凸形动导轨上，对应的是燕尾形滑动导轨的凹形静导轨1。燕尾形滑动导轨的凹形动导轨也制作成滑块型，包含铁基多孔材料燕尾形滑动导轨的凸形动导轨滑块座3，润滑油通道4，铁基多孔材料镶块2。
如图9所示，本发明应用在矩形滑动导轨的一种组合形式上，其中一根矩形导轨上包括动导轨滑块A和动导轨滑块B。
图10为上述图9的等轴测视图，视角为由下向上。
以上所述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制。在本发明的设计思想和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何修改或改变，均应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，包括滑动导轨的静导轨（1）、滑动导轨的动导轨滑块A、以及滑动导轨的动导轨滑块B；所述滑动导轨的动导轨滑块A和滑动导轨的动导轨滑块B结构相同；滑动导轨的动导轨滑块A由滑动导轨的动导轨滑块座（3）和铁基多孔含油材料镶块（2）组成；铁基多孔含油材料镶块（2）镶在滑动导轨的动导轨滑块座（3）的表面，并与滑动导轨的静导轨（1）接触形成滑动结合面；在滑动导轨的动导轨滑块座（3）上有润滑油通道孔（4）；润滑油通道孔（4）为通孔，贯穿滑动导轨的动导轨滑块座（3），润滑油通道孔（4）一端裸露在外，另一端与铁基多孔含油材料镶块（2）接触，润滑油通道（4）用于向铁基多孔含油材料镶块（2）注入润滑油；所述铁基多孔含油材料镶块（2）材料为铁基粉末冶金多孔材料，体积孔隙率为5％～20％，内部孔孔径为5～60μm，内部孔与表面连通。
2.根据权利要求1中所述的一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的动导轨滑块，其特征在于：滑动导轨的动导轨滑块的个数为2个或2个以上。
3.根据权利要求1中所述的一种铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，其特征在于：滑动导轨的静导轨（1）材料为铸铁或碳钢，动导轨滑块座（3）材料为铸铁或碳钢。
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