數(shù)控磨床底座與導(dǎo)軌
時(shí)間：2019-09-16 訪問量：2716
底座與導(dǎo)軌
1 Y軸底座設(shè)計(jì)
1.1 Y軸底座結(jié)構(gòu)的基本要求
底座是整個(gè)Y軸的基礎(chǔ)支承件,一般都是用來放置導(dǎo)軌等重要部件。為了滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高生產(chǎn)率、高可靠性、高精度和高自動(dòng)化的要求，同時(shí)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床要有更高的靜、動(dòng)剛度，以及好的抗振性。底座主要在五個(gè)方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安裝部件的加工面和活動(dòng)部件的導(dǎo)軌面,這些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能長時(shí)間保持.此外,機(jī)床在切削加工時(shí),全部動(dòng)、靜載荷最終往往都傳到底座上，是以，底座上的受力非常復(fù)雜。為此，為確保零部件之間的相互位置或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿足幾何尺寸位置精度以外，還要滿足靜、動(dòng)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性等等方面的技術(shù)要求。
2.應(yīng)具備足夠的靜、動(dòng)剛度 靜剛度 包含：底座的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應(yīng)的措施，最終達(dá)到有較高的剛度—質(zhì)量比。
3.動(dòng)剛度直接反映底座的運(yùn)動(dòng)特性，為了確保底座在交變載荷作用下?lián)碛休^高的抵御變形的能力和抵擋受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力，同時(shí)可以通過適當(dāng)增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共振和因薄臂振動(dòng)而產(chǎn)身的噪聲。
4.較好的熱穩(wěn)定性 對(duì)機(jī)床來講，高精度數(shù)控機(jī)床的熱穩(wěn)定性已成為一個(gè)突出的問題，一定要在設(shè)計(jì)上要使整機(jī)的熱變形減小，或者使熱變形對(duì)于加工精度的影響減小。
5.高的強(qiáng)度和耐磨性 每每底座在抵御外負(fù)載荷而沒有超過允許的變形情況下，都是擁有足夠的強(qiáng)度?？墒?，關(guān)于外負(fù)載荷比較大而且變形要求不大的部位，仍然要注意其強(qiáng)度的情況。至于底座與活動(dòng)部件相觸的部位，即導(dǎo)軌處，要求有優(yōu)秀的耐磨性。
2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
2.1對(duì)導(dǎo)軌的要求
對(duì)導(dǎo)軌的要求,納起來有下列幾點(diǎn):
1.要有一定的導(dǎo)向精度 2.要有良好的耐磨性
3.要有足夠的剛度 4.要減少熱變形影響
5.要使運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn) 6.要有一定的工藝性
2.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌
導(dǎo)軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分為:滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等三大類型。該次設(shè)計(jì)的數(shù)控磨床Y軸采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。
滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單制造方便，承載面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌通常用于定位精度不高的開環(huán)系統(tǒng)中，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的伺服系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，所以有了反饋系統(tǒng)，導(dǎo)軌的定位精度，因?yàn)檎`差進(jìn)行補(bǔ)償從而不受影響，所以采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。
2.3 貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌
滑動(dòng)導(dǎo)軌擁有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，接觸剛度大的好處。但是傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)會(huì)發(fā)生爬行現(xiàn)象。所此，使用新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。
本次設(shè)計(jì)采用的塑料導(dǎo)軌是聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點(diǎn) 摩擦性好:鑄鐵淬火導(dǎo)軌副的靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的靜與動(dòng)摩擦系數(shù)一般不變。所以這種良好的摩擦性能可以減少低速爬行，從而使得運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)并且得到較高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系數(shù)低外，聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶材質(zhì)中擁有有青二硫化鉬和石墨，因此，本身即擁有潤滑作用，對(duì)于潤滑油的供油量要求低，所以使用間歇式供油即可。另外，塑料質(zhì)地較軟，即使是嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不會(huì)損傷金屬導(dǎo)軌面以及軟帶本身，同時(shí)可以延長導(dǎo)軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振消聲的機(jī)能對(duì)提高磨擦副的相對(duì)運(yùn)
動(dòng)速度有較高的意義。
工藝性好：可降低對(duì)粘貼塑料的金屬導(dǎo)軌基體的硬度和表面質(zhì)量要求，而且
由于塑料容易加工，從而使得導(dǎo)軌副接觸面獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量。
同時(shí)，還有化學(xué)穩(wěn)定性高，維修方便，經(jīng)濟(jì)性好等好處。
2. 導(dǎo)軌軟帶使用工藝 最初將導(dǎo)軌粘貼表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有時(shí)為了達(dá)到定位作用，導(dǎo)軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金屬清洗或者丙酮清洗導(dǎo)軌粘貼面,然后用膠粘劑粘合導(dǎo)軌軟帶,加壓初固化1～2h后再合攏到配對(duì)的固定導(dǎo)軌上施加一定的壓力,并在室溫固化 24 h,取下去除余膠,即可開油槽以及進(jìn)行精加工,因?yàn)檫@類導(dǎo)軌使用了粘貼方法,一般稱為“貼塑導(dǎo)軌”。
2.4 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)
Y方向使用V形導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌導(dǎo)向精度較高，導(dǎo)軌磨損后可以靠自重下沉自動(dòng)補(bǔ)償。同時(shí)下導(dǎo)軌采用凹型的，也能便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
該磨床作用在活動(dòng)件上的推力與運(yùn)動(dòng)件的軸線平行。為了運(yùn)動(dòng)件不會(huì)被卡死，而且為了保證運(yùn)動(dòng)靈活，V形導(dǎo)軌需h/L<1. 其中h是推力F到軸線的距離而L是導(dǎo)軌的寬度。這次設(shè)計(jì)中， V 形導(dǎo)軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求。
2.6導(dǎo)軌的材料
塑料導(dǎo)軌用在導(dǎo)軌副的動(dòng)導(dǎo)軌上,與其相配的導(dǎo)軌選用鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導(dǎo)軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌號(hào)是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經(jīng)摩削后要保留1.0～1.5mm.
1 Y軸底座設(shè)計(jì)
1.1 Y軸底座結(jié)構(gòu)的基本要求
底座是整個(gè)Y軸的基礎(chǔ)支承件,一般都是用來放置導(dǎo)軌等重要部件。為了滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高生產(chǎn)率、高可靠性、高精度和高自動(dòng)化的要求，同時(shí)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床要有更高的靜、動(dòng)剛度，以及好的抗振性。底座主要在五個(gè)方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安裝部件的加工面和活動(dòng)部件的導(dǎo)軌面,這些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能長時(shí)間保持.此外,機(jī)床在切削加工時(shí),全部動(dòng)、靜載荷最終往往都傳到底座上，是以，底座上的受力非常復(fù)雜。為此，為確保零部件之間的相互位置或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿足幾何尺寸位置精度以外，還要滿足靜、動(dòng)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性等等方面的技術(shù)要求。
2.應(yīng)具備足夠的靜、動(dòng)剛度 靜剛度 包含：底座的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應(yīng)的措施，最終達(dá)到有較高的剛度—質(zhì)量比。
3.動(dòng)剛度直接反映底座的運(yùn)動(dòng)特性，為了確保底座在交變載荷作用下?lián)碛休^高的抵御變形的能力和抵擋受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力，同時(shí)可以通過適當(dāng)增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共振和因薄臂振動(dòng)而產(chǎn)身的噪聲。
4.較好的熱穩(wěn)定性 對(duì)機(jī)床來講，高精度數(shù)控機(jī)床的熱穩(wěn)定性已成為一個(gè)突出的問題，一定要在設(shè)計(jì)上要使整機(jī)的熱變形減小，或者使熱變形對(duì)于加工精度的影響減小。
5.高的強(qiáng)度和耐磨性 每每底座在抵御外負(fù)載荷而沒有超過允許的變形情況下，都是擁有足夠的強(qiáng)度?？墒?，關(guān)于外負(fù)載荷比較大而且變形要求不大的部位，仍然要注意其強(qiáng)度的情況。至于底座與活動(dòng)部件相觸的部位，即導(dǎo)軌處，要求有優(yōu)秀的耐磨性。
2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
2.1對(duì)導(dǎo)軌的要求
對(duì)導(dǎo)軌的要求,納起來有下列幾點(diǎn):
1.要有一定的導(dǎo)向精度 2.要有良好的耐磨性
3.要有足夠的剛度 4.要減少熱變形影響
5.要使運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn) 6.要有一定的工藝性
2.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌
導(dǎo)軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分為:滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等三大類型。該次設(shè)計(jì)的數(shù)控磨床Y軸采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。
滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單制造方便，承載面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌通常用于定位精度不高的開環(huán)系統(tǒng)中，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的伺服系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，所以有了反饋系統(tǒng)，導(dǎo)軌的定位精度，因?yàn)檎`差進(jìn)行補(bǔ)償從而不受影響，所以采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。
2.3 貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌
滑動(dòng)導(dǎo)軌擁有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，接觸剛度大的好處。但是傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)會(huì)發(fā)生爬行現(xiàn)象。所此，使用新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。
本次設(shè)計(jì)采用的塑料導(dǎo)軌是聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點(diǎn) 摩擦性好:鑄鐵淬火導(dǎo)軌副的靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的靜與動(dòng)摩擦系數(shù)一般不變。所以這種良好的摩擦性能可以減少低速爬行，從而使得運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)并且得到較高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系數(shù)低外，聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶材質(zhì)中擁有有青二硫化鉬和石墨，因此，本身即擁有潤滑作用，對(duì)于潤滑油的供油量要求低，所以使用間歇式供油即可。另外，塑料質(zhì)地較軟，即使是嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不會(huì)損傷金屬導(dǎo)軌面以及軟帶本身，同時(shí)可以延長導(dǎo)軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振消聲的機(jī)能對(duì)提高磨擦副的相對(duì)運(yùn)
動(dòng)速度有較高的意義。
工藝性好：可降低對(duì)粘貼塑料的金屬導(dǎo)軌基體的硬度和表面質(zhì)量要求，而且
由于塑料容易加工，從而使得導(dǎo)軌副接觸面獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量。
同時(shí)，還有化學(xué)穩(wěn)定性高，維修方便，經(jīng)濟(jì)性好等好處。
2. 導(dǎo)軌軟帶使用工藝 最初將導(dǎo)軌粘貼表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有時(shí)為了達(dá)到定位作用，導(dǎo)軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金屬清洗或者丙酮清洗導(dǎo)軌粘貼面,然后用膠粘劑粘合導(dǎo)軌軟帶,加壓初固化1～2h后再合攏到配對(duì)的固定導(dǎo)軌上施加一定的壓力,并在室溫固化 24 h,取下去除余膠,即可開油槽以及進(jìn)行精加工,因?yàn)檫@類導(dǎo)軌使用了粘貼方法,一般稱為“貼塑導(dǎo)軌”。
2.4 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)
Y方向使用V形導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌導(dǎo)向精度較高，導(dǎo)軌磨損后可以靠自重下沉自動(dòng)補(bǔ)償。同時(shí)下導(dǎo)軌采用凹型的，也能便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
該磨床作用在活動(dòng)件上的推力與運(yùn)動(dòng)件的軸線平行。為了運(yùn)動(dòng)件不會(huì)被卡死，而且為了保證運(yùn)動(dòng)靈活，V形導(dǎo)軌需h/L<1. 其中h是推力F到軸線的距離而L是導(dǎo)軌的寬度。這次設(shè)計(jì)中， V 形導(dǎo)軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求。
2.6導(dǎo)軌的材料
塑料導(dǎo)軌用在導(dǎo)軌副的動(dòng)導(dǎo)軌上,與其相配的導(dǎo)軌選用鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導(dǎo)軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌號(hào)是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經(jīng)摩削后要保留1.0～1.5mm.