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数控机床的导轨

2015-6-7 08:08| 编辑:电工学习网| 查看: 2965| 评论: 0

导轨的质量对机床的刚度、加工精度和使用寿命有很大的影响。数控机床的导轨比普通机床的导轨要求更高,要求其在高速进给时不发生振动,低速进给时不出现爬行,且灵敏度高,耐磨性好,可在重载荷下长期连续工作,精度保持性好等。这就要求导轨副具有好的摩擦特性。现代数控机床采用的导轨主要有带有塑料层的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
一、带有塑料层的滑动导轨
带有塑料层的滑动导轨具有摩擦系数低,且动、静摩擦系数差值小;减振性好,具有良好的阻尼性;耐磨性好,有自润滑作用;结构简单、维修方便、成本低等特点。数控机床采用的带有塑料层的滑动导轨有铸铁——塑料滑动导轨和嵌钢——塑料滑动导轨。塑料层滑动导轨常用在导轨副中活动的导轨上,与之相配的金属导轨则采用铸铁或钢质材料。根据加工工艺不同,带有塑料层的滑动导轨可分为注塑导轨和贴塑导轨,导轨上的塑料常用环氧树脂耐磨涂料和聚四氟乙烯导轨软带。
1.注塑导轨
如图1所示的注塑导轨,其注塑层塑料附着力强,具有良好的可加工性,可以进行车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工;且具有良好的摩擦特性和耐磨性,塑料涂层导轨摩擦系数小,在无润滑油的情况下仍有较好的润滑和防爬行的效果;抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高,固化时体积不收缩,尺寸稳定。特别是可在调整好固定导轨和运动导轨间的相关位置精度后注入塑料,可节省很多加工工时,特别适用于重型机床和不能用导轨软带的复杂配合型面。


     图1  注塑导轨
      1—滑座;2—胶条;3—注塑层
2.贴塑导轨
在导轨滑动面上贴一层抗磨的塑料软带,与之相配的导轨滑动面需经淬火和磨削加工。软带以聚四氟乙烯为基材,添加合金粉和氧化物制成。塑料软带可切成任意大小和形状,用胶黏剂粘接在导轨基面上。由于这类导轨软带用粘接方法,故称为贴塑导轨。
二、滚动导轨
滚动导轨的特点是:摩擦系数小,摩擦系数一般在0.0025~0.005的范围内,动、静摩擦系数基本相同,启动阻力小,不易产生冲击,低速运动稳定性好;定位精度高,运动平稳,微量移动准确;磨损小,精度保持性好,寿命长;但是抗振性差,防护要求较高;结构复杂,制造较困难,成本较高。现代数控机床常采用的滚动导轨有滚动导轨块和直线滚动导轨两种。
1.滚动导轨块
滚动导轨块是一种以滚动体作循环运动的滚动导轨,其结构如图8-35所示。在使用时,滚动导轨块安装在运动部件的导轨面上,每一导轨至少用两块,导轨块的数目与导轨的长度和负载的大小有关,与之相配的导轨多用嵌钢淬火导轨。当运动部件移动时,滚柱3在支承部件的导轨面与本体6之间滚动,同时又绕本体6循环滚动,滚柱3与运动部件的导轨面不接触,所以运动部件的导轨面不需淬硬磨光。滚动导轨块的特点是刚度高,承载能力大,便于拆装。
2.直线滚动导轨
直线滚动导轨的结构如图8-36所示,主要由导轨体1、滑块7、滚珠4、保持器3、端盖6等组成。由于它将支承导轨和运动导轨组合在一起,作为独立的标准导轨副部件由专门的生产厂家制造,故又称单元式直线滚动导轨。在使用时,导轨体固定在不运动的部件上,滑块固定在运动部件上。当滑块沿导轨体运动时,滚珠在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动,并通过端盖内的暗道从工作负载区到非工作负载区,然后再滚回到工作负载区,不断循环,从而把导轨体和滑块之间的滑动,变成了滚珠的滚动。


图2  滚动导轨块的结构
1—防护板;2—端盖;3—滚柱;4—导向片;5—保持器;6—本体
图3  直线滚动导轨的结构
1—导轨体;2—侧面密封垫;3—保持器;4—滚珠;5—端部密封垫;6—端盖;7—滑块;8—润滑油杯
三、静压导轨
静压导轨的导轨面之间处于纯液体摩擦状态,不产生磨损,精度保持性好;摩擦系数低(一般为0.005~0.001),低速时不易产生爬行;承载能力大;刚性好,承载油膜有良好的吸振作用,抗振性好;但是其结构复杂,需配置一套专门的供油系统,制造成本较高。静压导轨可分为开式静压导轨和闭式静压导轨两种。这里仅介绍较为简单的开式静压导轨。
开式静压导轨的工作原理。油泵2启动后,油经滤油器l吸入,用溢流阀3调节供油压力,再经过滤油器4,通过节流器5降压至Pr(油腔压力)进入导轨的油腔,并通过导轨间隙向外流出,回到油箱8。油腔压力形成浮力将运动部件6浮起,形成一定的导轨间隙。当载荷增大时,运动部件下沉,导轨间隙减小,液阻增加,流量减小,从而使油经过节流器时的压力损失减小,油腔压力Pr增大,直至与载荷W平衡。

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