CN113146355A - 一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法。以普通滑动导轨副为基础，在滑台导轨面上沿运动方向分割出两个区域，一个区域保留原有常压滴油润滑方式，另一个区域开设进气孔、布气沟槽，通入压缩空气，形成压力气膜润滑，两个区域之间以开放槽隔开。本发明可以明显减小导轨摩擦阻力，降低驱动功率，延长机床寿命，特别是改造简单，对于大量配置普通滑动导轨的机床极具推广价值。

Description

一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法
技术领域
本发明属于设备制造业，普通滑动导轨技术领域，涉及一种针对普通滑动导轨副的润滑方法——压力气膜与常压油液并联润滑方法。
背景技术
导轨副，简称导轨，是导向支承部件，其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动，是机床的基础部件。其中普通滑动导轨（是指依摩擦性质属于边界摩擦分类）是应用最广的。因其结构简单，建造门槛低，使用成本低，负载大的特性，新建造机床中仍大量采用，加上巨大的保有量，可以说绝大多数机床都是采用普通滑动导轨的。
由于普通滑动导轨属于边界摩擦，固有缺陷是低速重载时的爬行现象和磨损较快。国产机床因为制造水平偏低，这些缺陷体现尤为明显，一些大型机床过个1到2年即出现精度不足现象，更有甚者新机床用了几个月就出现问题，造成重大损失。自上世纪六、七十年代国内就有采用流体静压技术改造大型机床的经验，终因其技术复杂成本高昂未能普及，时至今日，数控都普及了而导轨的痼疾依旧。
因此如何在普通滑动导轨的基础上直接进行改进（此类机床在国内保有量巨大），改善普通滑动导轨性能，降低滑轨机床的制造、维护成本，同时还能够有效解决长效运行及精度保持是一个急待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于普通滑动导轨副的新的复合润滑方法——常规滴油润滑与简单压力气膜并联润滑方法。该方法能够对负载实施有效卸荷，从而减小摩擦阻力，降低驱动功率，降低能耗，同时能够大幅度减轻导轨和滑台结合面之间的摩损，导轨的使用寿命也得到很大的提高，尤其是改造简单，能够在配置普通滑动导轨的机床上广泛推广使用。
本发明是通过以下技术方案得以实现：
一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法，其特征在于：以普通滑动导轨副为基础，在滑台导轨面上沿运动方向分割出两个区域，一个区域保留原有常压滴油润滑方式，另一个区域开设进气孔、布气沟槽，通入压缩空气，形成压力气膜润滑，两个区域之间以开放槽隔开（直接通向大气的槽称为开放槽）。
基于普通滑动导轨副，通常导轨副中含有一长一短两部分，长的部分称为导轨基体，位于下方，短的部分称为滑台，位于上方。一般润滑装置设于滑台部分，在滑台导轨面上开设注油孔和布油槽，润滑油经供给装置滴注入注油孔，因重力流淌进入布油槽，随相对运动散布导轨全长，实现边界润滑。本发明中将滑台导轨面沿运动方向用开放槽分成两个区域，一个区域保持原有滴油润滑方式，称为油液润滑区；另一个区域开设进气孔和封闭的布气沟槽（不直接通向大气的槽称为封闭槽），称为气膜润滑区，压缩空气经进气孔进入布气沟槽，进入上下两个导轨面间的微小间隙形成压力气膜，最后从导轨面边缘逸散于大气中。
所述压缩空气压力可调，其压力作用于压力气膜润滑区产生的顶升力恒小于滑台总负载。所述压力气膜对负载有卸荷作用但不改变普通滑动导轨的边界摩擦性质。
两个导轨面间存在微小间隙（为避免润滑油被排挤出摩擦面，通常用铲刮工艺制做出均匀散布的微小的“存油坑”），还因为气体分子小于油液分子，所以只要油膜存在气膜就一定能建立，这个气膜含有压力，作用于导轨面形成“上顶”的力，这个力可以对滑台负载实现卸荷，从而减小滑台驱动力。
本发明中，压缩空气的压力必须可调，其作用于滑台导轨面所形成的力，其值恒小于滑台负载。不改导轨副的变边界摩擦润滑的性质。导轨副的摩擦力不是越小越好，适当的摩擦力有利于产生阻尼从而消减有害的振动。
本发明中气膜润滑区不设节流器，不分割气垫，布气沟槽尺寸远大于气体静压润滑中的均压槽尺寸，形位误差要求与普通滑动导轨无异。不属于机械设计手册中定义的气体静压润滑。
综上所述，本发明的有益效果是：该方法能够对负载实施有效卸荷，从而减小摩擦阻力，降低驱动功率，降低能耗，同时能够大幅度减轻导轨和滑台结合面之间的摩损，导轨的使用寿命也得到很大的提高，尤其是改造简单，能够在配置普通滑动导轨的机床上广泛推广使用。
附图说明
图1是普通滑动导轨的滑台导轨面示意图；
图2是本发明的滑台导轨面示意图；
图3是本发明的滑台导轨面的分区示意图；
图4是本发明两个区域的配合示意图。
图中，1、导轨基体；2、滑台；3、油孔；4、布油槽；5、进气孔；6、布气沟槽；7、开放槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1-4，本发明是一种基于普通滑动导轨副进行改进的方法，导轨副中含有一长一短两部分，长的部分称为导轨基体1，位于下方，短的部分称为滑台2，位于上方，本发明中将滑台导轨面沿运动方向用开放槽7分成两个区域，开放槽7直接与外界大气连通，一个区域保持原有滴油润滑方式，开设油孔3和布油槽4，称为油液润滑区；另一个区域开设进气孔5和封闭的布气沟槽6，布气沟槽6不直接通向大气，称为气膜润滑区，压缩空气经进气孔5进入布气沟槽6，经上下两个导轨面间的微小间隙逸散于大气中。
上下两个导轨面间存在微小间隙（为避免润滑油被排挤出摩擦面，通常用铲刮工艺制做出均匀散布的微小的“存油坑”），还因为气体分子小于油液分子，所以只要油膜存在气膜就一定能建立，这个气膜含有压力，作用于导轨面形成“上顶”的力，这个力可以对滑台负载实现卸荷，从而减小滑台驱动力。
本发明中，压缩空气的压力必须可调，其作用于滑台导轨面所形成的力，其值恒小于滑台负载。不改导轨副的边界摩擦润滑的性质。这是因为导轨副的摩擦力不是越小越好，适当的摩擦力有利于形成阻尼从而消减有害的振动。
本发明中气膜润滑区不设节流器，不分割气垫，布气沟槽6尺寸远大于气体静压润滑中的均压槽尺寸，形位误差要求与普通滑动导轨无异。不属于机械设计手册定义的气体静压润滑。
以下本发明对普通滑动滑台导轨面的实际改造案例。
案例一：应用于HTM-1000H的大型卧式机床
改造前，导轨为普通滑动导轨，仅有传统的滑动副设计，矩形滑台导轨面的尺寸为200
mm*1200mm，本发明的方法对滑台导轨面进行改造，油液润滑区的尺寸为120mm*1200mm，气膜润滑区的尺寸为80mm*1200mm，油液润滑区保留原有的滑动副设计，气膜润滑区开设进气孔5和封闭的布气沟槽6，设定压力为0.3兆帕，滑台导轨面沿运动方向用开放槽7分成两个区域。
滑台及工件总重为6吨时，分被对改造前和改造后的机床运行时负载量进行检测，检测结果如下表，
X轴负载量 Z轴负载量
普通滑动导轨（改造前） 23%-28% 30%-36%
本发明导轨（改造后） 13%-18% 18%-23%
分析案例的改造前后的检测结果可以看出，应用本发明的气液并联润滑导轨，在使用时有效消减了滑台和工件的部分重力，机床平稳运行时，Z轴的负载量能够稳定在20%左右，X轴的负载量稳定在18%左右，大幅度降低了Z轴和X轴的负载量，在普通滑动导轨的领域，仅采用常规的方法是难以实现的，远低于改造前普通滑动导轨的负载量，运行时受到的滑动阻力大幅度减小，所需驱动功率大幅度降低。
证实了该方法能够对负载实现有效卸荷，从而减小摩擦阻力，降低驱动功率，降低能耗，同时能够大幅度减轻导轨和滑台结合面之间的摩损，导轨的使用寿命也得到很大的提高，尤其是改造简单，能够在配置普通滑动导轨的机床上广泛推广使用。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法，其特征在于：以普通滑动导轨副为基础，在滑台导轨面上沿运动方向分割出两个区域，一个区域保留原有常压滴油润滑方式，另一个区域开设进气孔、布气沟槽，通入压缩空气，形成压力气膜润滑，两个区域之间以开放槽隔开。
2.根据权利要求1所述的一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法，其特征在于：所述压缩空气压力可调，其压力作用于压力气膜润滑区产生的顶升力恒小于滑台总负载。
3.根据权利要求1所述的一种针对普通滑动导轨的气液并联润滑方法，其特征在于：所述压力气膜对负载有卸荷作用但不改变普通滑动导轨的边界摩擦性质。
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