CN103264309A - 导向装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导向装置，包括石材基础件、固定柱、直线导轨及螺钉；石材基础件包括基准平面，基准平面上开设有固定孔，固定孔垂直于基准平面；固定柱包括柱体部及设在柱体部一端的帽体部，固定柱嵌入并固定在固定孔中，帽体部远离柱体部的表面凸出于基准平面，固定柱的数目为多个，多个帽体部远离柱体部的表面共平面，固定柱中开设有沿帽体部的轴向贯穿帽体部并延伸至柱体部的螺纹孔；直线导轨上开设有与螺纹孔位置对应的通孔；螺钉与螺纹孔适配；直线导轨通过螺钉固定在帽体部上。该导向装置具有较高定位精度。此外，本发明还提供一种导向装置的制作方法。

Description

导向装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及机械零部件装配技术领域，特别是涉及一种用于精密设备中的导向装置及其制作方法。

背景技术

随着对精密生产加工、检验设备工作效率要求的提高，现代精密机床和精密检验设备逐渐向高精度、高速化方向发展，如半导体电子电路行业的精密生产加工设备、高精度的二次元、三次元精密检验设备以及高精密数控机床都在向高精度、高速化发展。由于在极高的进给速度和转动速度情况下需要保证超高的定位精度和稳定性，这就对导向装置的动态性能就提出了更高要求，尤其对这类机器设备基础件的刚度、基准面的精度稳定性以及减振、抗振性能等方面要求比传统设备基础件要求更严格。

天然花岗岩是由近地表或深层的火山岩浆喷出的，并在地表以下沉积冷凝固化形成的致密火成岩。天然花岗岩具有强度高、刚性好、硬度高以及热稳定性好。其热膨胀系数是常用金属材料热膨胀系数的1/3～1/4，并经过亿万年的天然自然时效，质地坚硬致密内部组织结构稳定性非常好，抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低、吸振性能好，长期使用变形很小，并且通过机器或者手工研磨加工可以获得很高的表面平面度、直线度、扭曲精度等特点。因此，在一些高精密的测量设备、高精度生产加工设备上大量使用天然花岗岩代替铸铁作为机床的基础件，以保证机器设备的长期具有较高、较稳定的精度。

以天然花岗岩为基础件的制作过程如下：通过机器或手工研磨加工的方式使得基础件具有较高平面精度的基准平面，在加工好的基准平面上钻削加工出一排具有一定深度的孔，并用环氧树脂胶把带有内螺纹孔的金属柱粘接固化到基准平面上的孔内，然后通过螺钉、金属柱中的内螺纹孔及直线导轨上的通孔将直线导轨固定至基准平面上，得到用于精密设备（如机床）中的导向装置。但是金属柱的上端面与基准平面难以共平面，容易出现金属柱的上端面低于或高于基准平面的情况。而且金属柱和天然花岗岩属于两种性能相差很大的材料，难以通过二次加工使金属柱上端面与花岗岩基础件的基准平面共平面，从而影响直线导轨安装的精度，使得传统的导向装置中的直线导轨运动精度低，进而使得传统的导向装置存在定位精度低的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有较高定位精度的导向装置。

一种用于精密设备中的导向装置，包括石材基础件、固定柱、直线导轨及螺钉；

所述石材基础件包括基准平面，所述基准平面上开设有固定孔，所述固定孔垂直于所述基准平面；

所述固定柱包括柱体部及设在所述柱体部一端的帽体部，所述固定柱嵌入并固定在所述固定孔中，所述帽体部远离所述柱体部的表面凸出于所述基准平面，所述固定柱的数目为多个，多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面，所述固定柱中开设有沿所述帽体部的轴向贯穿所述帽体部并延伸至所述柱体部的螺纹孔；

所述直线导轨上开设有与所述螺纹孔位置对应的通孔；

所述螺钉与所述螺纹孔适配；

所述直线导轨通过所述螺钉固定在所述帽体部上。

在其中一个实施例中，所述固定孔的数目为多个，所述固定柱、所述固定孔及所述通孔对应设置。

在其中一个实施例中，所述石材基础件的基准平面上开设有固定槽，所述固定孔开设在所述固定槽槽底的中部，所述帽体部卡在所述固定槽内且所述帽体部的厚度大于所述固定槽的深度，所述固定槽与所述固定孔的轴面呈“T”结构。

在其中一个实施例中，所述柱体部为圆柱体，所述柱体部的外径为所述螺纹孔的孔径的两倍。

在其中一个实施例中，所述帽体部为圆柱体，且所述帽体部的外径大于所述柱体部的外径。

在其中一个实施例中，所述固定孔的数目为一个，且多个所述固定柱一体成型形成固定块而嵌入在所述固定孔中，所述直线导轨上的通孔及所述固定柱对应设置。

在其中一个实施例中，所述石材基础件为花岗岩基础件或人造石基础件。

在其中一个实施例中，所述螺钉包括螺纹柱及设在所述螺纹柱一端的螺帽，所述通孔为与所述螺钉的形状适配的阶梯孔。

上述用于精密设备中的导向装置采用石材基础件代替传统的铸铁作为导向装置的基础件，从而使得上述导向装置具有较好的热稳定性好。而且上述导向装置采用带有帽体部的固定柱代替传统的直线形金属柱，帽体部凸出于基准平面，从而使得直线导轨可以安装于帽体部上。而且多个凸出于基准平面的帽体部的材料相同，很容易通过二次加工使得多个帽体部远离柱体部的表面共平面，且具有较高的平面度，从而使得固定于帽体部上的直线导轨具有较高的安装精度，进而使得上述导向装置具有较高的定位精度。

上述导向装置的制作方法，包括如下步骤：

提供花岗岩基础件；

在所述花岗岩基础件的基准平面上加工出与所述柱体部尺寸相匹配的固定孔；

在所述固定孔内涂覆环氧树脂胶，然后通过环氧树脂胶将所述固定柱固定于所述固定孔内，所述帽体部凸出于所述基准平面；

对固定于花岗岩基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面；

采用与所述螺纹孔适配的螺钉将所述直线导轨固定于所述帽体部上。

上述导向装置的制作方法工艺步骤简单，适合产业化生产。而且制作得到的导向装置具有定位精度高、热稳定性好、强度高、刚性好、硬度高、使用寿命长等特点。

上述导向装置的制作方法，包括如下步骤：

提供制备人造石基础件的原料；

将多个所述固定柱固定于人造石铸造模具内，然后将所述原料注入固定有固定柱的铸造模具内，固化后，得到固定有固定柱的人造石基础件，其中，所述帽体部凸出于所述基准平面；

对固定于人造石基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面；

采用与所述螺纹孔适配的螺钉将所述直线导轨固定于所述帽体部上。

上述导向装置的制作方法，采用人造石代替资源匮乏的花岗岩，从而使得制备得到的导向装置具有造价低且能缓解资源短缺问题的特点。但通常制备得到人造石的表面的平面度较差，而且人造石是由各种大小不一的石子、环氧树脂胶等制备得到，常规的机械切削刀具难以切削加工人造石的表面，须使用配有特殊砂轮的大型磨床研磨加工，虽然磨削加工可以改善人造石的表面的平面度，但每次磨削加工的厚度只有0.002～0.005mm，磨削工作量很大，且砂轮磨损很快，加工花费的代价高，从而限制了人造石在导向装置中的应用。而上述导向装置的制作方法将直线导轨直接安装于共平面的多个帽体部上，从而可以降低对人造石的表面的平面度的要求，进而使得制作方法更简单。

附图说明

图1为一实施方式的导向装置的结构示意图；

图2为图1中的导向装置的俯视图；

图3为图2中的导向装置沿Ⅲ-Ⅲ线的剖视图；

图4为图3中的Ⅳ处的局部放大图；

图5为另一实施方式的导向装置的结构示意图；

图6为图5中的导向装置的俯视图；

图7为图6中的导向装置沿Ⅴ-Ⅴ线的剖视图；

图8为图7中的Ⅵ处的局部放大图；

图9为另一实施方式的导向装置的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明的导向装置及其制作方法进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-3所示，一实施方式的导向装置100，包括石材基础件110、固定柱120、直线导轨130及螺钉140。

其中，石材基础件110包括基准平面112及与基准平面112相对设置的底面114。基准平面112上开设有固定孔116，固定孔116垂直于基准平面112。在本实施方式中，固定孔116的数目为多个，且多个固定孔116成直线形排列。在其他实施方式中，多个固定孔116也可以成圆弧形排列或十字交叉形排列。成直线形排列的固定孔116的条数由需要固定的直线导轨130的长度及需要固定的孔数确定。在本实施方式中，成直线形排列的固定孔116的条数为两条。

固定柱120包括柱体部122及设在柱体部122一端的帽体部124。柱体部122固定于固定孔116中，帽体部124远离柱体部122的表面凸出于基准平面112。固定柱120的数目为多个，且与固定孔116数目相同，柱体部122与固定孔116的尺寸适配。多个帽体部124远离柱体部122的表面共平面。固定柱120中开设有沿帽体部124的轴向贯穿帽体部124并延伸至柱体部122的螺纹孔126。

在本实施方式中，柱体部122为圆柱体，帽体部124也为圆柱体，且帽体部124的外径大于柱体部122的外径。在保证与石材基础件110有足够的接触面的前提下，圆柱体的帽体部124相对与椭圆柱体或六棱柱体的帽体部124在固定相同的直线导轨130时，圆柱体的帽体部124具有更小的表面积。而且圆柱形比较容易加工，成本相对比较低。显然，柱体部122也可以为长方体、六棱柱体等。帽体部124也可以为椭圆柱体、六棱柱体等。

螺纹孔126位置开设有直线导轨130上与对应的通孔132。

螺钉140与螺纹孔126适配。螺钉140包括螺帽142及螺纹柱144，螺帽142设在螺纹柱144的一端。通孔132为与螺钉140的形状适配的阶梯孔。螺钉140的数目与直线导轨130上的通孔132、固定孔116及固定柱120的数目相同且一一对应。直线导轨130通过螺钉140固定在帽体部124上。

如图3及图4所示，在本实施方式中，石材基础件110为花岗岩基础件，固定柱120通过环氧树脂胶粘接固定于固定孔116中。其中，固定孔116的底部117及内壁（图未示）上均匀涂覆有环氧树脂胶。为了保证固定柱120与固定孔116之间具有较好的粘结力，在本实施方式中，固定柱120的柱体部122优选为圆柱形，且柱体部122的外径为螺纹孔126的孔径的两倍左右。

如图5-8所示，在其他实施方式中的导向装置200，包括石材基础件210、固定柱220、直线导轨230及螺钉240。

石材基础件210为人造石基础件。由于人造石通常是由石子、环氧树脂胶等制备得到。因此，可以在制作人造石时，先将固定柱220固定于人造石铸造模具内，然后再将人造石的原料的注入固定有固定柱220的铸造模具内，待人造石的原料固化成型后，即得到固定有固定柱220的人造石基础件。从而使得在制作上述导向装置200时，不需要在石材基础件210上设置固定孔的工序，也不需要用环氧树脂胶将固定柱220粘接于固定孔中的步骤。

如图4所示，在本实施方式中，石材基础件110的基准平面112上开设有固定槽118，固定槽118槽底的中部开设有固定孔116。固定槽118与固定孔116的轴面呈“T”结构。帽体部124卡在固定槽118内且帽体部124的厚度大于固定槽118的深度，也即帽体部124部分凸出于基准平面112。从而可以使得固定柱120能稳固的固定于石材基础件110上，同时还能使得在保证帽体部124凸出石材基础件110的基准平面112的高度不变的情况下，可以使得帽体部124具有较大的厚度，进而使得帽体部124具有较好的承载能力及更长的使用寿命。可以理解，在其他实施方式中，也可以直接在石材基础件110的基准平面112上开设固定孔116，进而使得帽体部124完全凸出于基准平面112。

在本实施方式中，凸出于基准平面112的帽体部120的部分的厚度为1～3mm。同时为使帽体部120具有较好的承载能力，相邻两帽体部120之间的间隔距离不能太大，否则会造成直线导轨130较多部分处于悬空状态，从而导致直线导轨130的固定出现稳定性不佳的问题。在本实施方式中，相邻两帽体部130之间的间距为1～2mm。

如图9所示，在其他实施方式中的导向装置300，包括石材基础件310、固定柱320、直线导轨330及螺钉340。

其中，石材基础件310包括基准平面312及与基准平面312相对设置的底面314。基准平面312上开设有固定孔316，固定孔316垂直于基准平面312。

固定孔316的数目为1个。固定柱320的柱体部及帽体部均为长方体形，且固定柱320的柱体部及帽体部沿平行于基准平面的方向的截面相同，也即固定柱320的两端的结构相同，且多个固定柱一体成型形成固定块而嵌入在固定孔316中，形成的固定块与固定孔316的尺寸适配，且形成的固定块凸出于基准平面312。固定柱320的表面开设有多个螺纹孔326。上述结构的导向装置只在基准平面上开设有一个固定孔，制备过程相对简单。

上述用于精密设备中的导向装置采用石材基础件代替传统的铸铁作为导向装置的基础件，从而使得上述导向装置具有较好的热稳定性好。而且上述导向装置采用带有帽体部的固定柱代替传统的直线形金属柱，帽体部凸出于基准平面，从而使得直线导轨可以安装于帽体部上。而且多个凸出于基准平面的帽体部的材料相同，很容易通过二次加工使得多个帽体部远离柱体部的表面共平面，且具有较高的平面度，从而使得固定于帽体部上的直线导轨具有较高的安装精度，进而使得上述导向装置具有较高的定位精度。

上述用于精密设备中的导向装置可以避免传统的导向装置因使用直线形钢柱，而导致直线形钢柱的上端面与石材基础件的基准平面存在不共平面的情况，而且直线形钢柱与石材基础件的材料性能相差很大，很难通过二次加工使直线形钢柱的上端面与石材基础件的基准平面共平面，进而导致直接安装于直线形钢柱的上端面与石材基础件的基准平面形成的平面上的直线导轨精度低的问题。

在本实施方式中，还提供一种上述导向装置的制作方法，包括如下步骤：

步骤S110，提供花岗岩基础件。

步骤S120，在花岗岩基础件的基准平面上钻削加工出与柱体部尺寸相匹配的固定孔孔。

步骤S130，在固定孔内涂覆环氧树脂胶，然后通过环氧树脂胶将固定柱固定于固定孔内；帽体部凸出于基准平面。

步骤S140，对固定于花岗岩基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个帽体部远离柱体部的表面共平面。

步骤S150，采用与螺纹孔适配的螺钉将直线导轨固定于帽体部上。

上述用于精密设备中的导向装置的制作方法工艺步骤简单，适合产业化生产。而且制作得到的导向装置具有定位精度高、热稳定性好、强度高、刚性好、硬度高、使用寿命长等特点。

在其他实施方式中，上述导向装置的制作方法还可以包括如下步骤：

步骤S210，提供制备人造石基础件的原料。

在本实施方式中，人造石原料包括（1）树脂、固化剂、稀释剂和增韧剂；（2）石子；（3）填料。

其中，树脂为低分子量的双酚A型环氧树脂，其聚合度n=0～2，软点小于50℃。固化剂为乙二胺，其作用是使原有的线型结构的热塑性材料转化为体型结构的热固性材料，固化速度适中，必须在室温下(小于50℃)固化。稀释剂为二溶水甘油醚，其作用是降低树脂的粘度,使浇铸时有较好的渗透力,另外还可以达到固化时不产生气泡的作用。增韧剂为邻苯甲酸二丁酯，其作用是防止人造石产生内应力而引起变形，同时增韧剂还可以提高人造石的韧性,从而提高人造石抗冲击强度和抗弯强度。

石子包括粗石子和细石子两种，石子的含水量应小于0.5%。粗石子为河卵石、石灰石或花岗岩等的碎石；细石子为河砂或硅砂。

填料为石英粉、碳酸钙粉、云母粉或滑石粉。通过加入这些填料不仅可以减少树脂的用量，降低成本，而且能改善混合物的物理机械性能。

步骤S220，将多个固定柱固定于人造石铸造模具内，然后将原料注入固定有固定柱的铸造模具内，固化后，得到固定有固定柱的人造石基础件，其中，帽体部凸出于基准平面。

其中，固化是指注入的原料在其自身的重量和外界设备的振动处理条件下，与固定柱一起固化成型的过程。

步骤S230，对固定于人造石基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个帽体部远离所述柱体部的表面共平面。

步骤S240，采用与螺纹孔适配的螺钉将直线导轨固定于帽体部上。

上述导向装置的制作方法，采用人造石代替资源匮乏的花岗岩，从而使得制备得到的导向装置具有造价低且能缓解资源短缺问题的特点。但通常制备得到人造石的表面的平面度较差，而且人造石是由各种大小不一的石子、环氧树脂胶等制备得到，常规的机械切削刀具难以切削加工人造石的表面，须使用配有特殊砂轮的大型磨床研磨加工，虽然磨削加工可以改善人造石的表面的平面度，但每次磨削加工的厚度只有0.002～0.005mm，磨削工作量很大，且砂轮磨损很快，加工花费的代价高，从而限制了人造石在导向装置中的应用。而上述导向装置的制作方法将直线导轨直接安装于共平面的多个帽体部上，从而可以降低对人造石的表面的平面度的要求，进而使得制作方法更简单。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种导向装置，其特征在于，包括石材基础件、固定柱、直线导轨及螺钉；

所述石材基础件包括基准平面，所述基准平面上开设有固定孔，所述固定孔垂直于所述基准平面；

所述固定柱包括柱体部及设在所述柱体部一端的帽体部，所述固定柱嵌入并固定在所述固定孔中，所述帽体部远离所述柱体部的表面凸出于所述基准平面，所述固定柱的数目为多个，多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面，所述固定柱中开设有沿所述帽体部的轴向贯穿所述帽体部并延伸至所述柱体部的螺纹孔；

所述直线导轨上开设有与所述螺纹孔位置对应的通孔；

所述螺钉与所述螺纹孔适配；

所述直线导轨通过所述螺钉固定在所述帽体部上。

2.根据权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述固定孔的数目为多个，所述固定柱、所述固定孔及所述通孔对应设置。

3.根据权利要求2所述的导向装置，其特征在于，所述石材基础件的基准平面上开设有固定槽，所述固定孔开设在所述固定槽槽底的中部，所述帽体部卡在所述固定槽内且所述帽体部的厚度大于所述固定槽的深度，所述固定槽与所述固定孔的轴面呈“T”结构。

4.根据权利要求2所述的导向装置，其特征在于，所述柱体部为圆柱体，所述柱体部的外径为所述螺纹孔的孔径的两倍。

5.根据权利要求4所述的导向装置，其特征在于，所述帽体部为圆柱体，且所述帽体部的外径大于所述柱体部的外径。

6.根据权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述固定孔的数目为一个，且多个所述固定柱一体成型形成固定块而嵌入并固定在所述固定孔中，所述直线导轨上的通孔及所述固定柱对应设置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的导向装置，其特征在于，所述石材基础件为人造石基础件或花岗岩基础件。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的导向装置，其特征在于，所述螺钉包括螺纹柱及设在所述螺纹柱一端的螺帽，所述通孔为与所述螺钉的形状适配的阶梯孔。

9.一种如权利要求1所述的导向装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供花岗岩基础件；

在所述花岗岩基础件的基准平面上加工出与所述柱体部尺寸相匹配的固定孔；

在所述固定孔内涂覆环氧树脂胶，然后通过环氧树脂胶将所述固定柱固定于所述固定孔内，所述帽体部凸出于所述基准平面；

对固定于花岗岩基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面；

采用与所述螺纹孔适配的螺钉将所述直线导轨固定于所述帽体部上。

10.一种如权利要求1所述的导向装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供制备人造石基础件的原料；

将多个所述固定柱固定于人造石铸造模具内，然后将所述原料注入固定有固定柱的铸造模具内，固化后，得到固定有固定柱的人造石基础件，其中，所述帽体部凸出于所述基准平面；

对固定于人造石基础件上的固定柱依次进行铣床加工步骤及磨床磨削步骤，使多个所述帽体部远离所述柱体部的表面共平面；

采用与所述螺纹孔适配的螺钉将所述直线导轨固定于所述帽体部上。

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