數控磨床底座與導(dǎo)軌
時間：2019-09-16 訪問量：2092
底座與(yǔ)導軌
1 Y軸底座(zuò)設(shè)計(jì)
1.1 Y軸底座結構的基本要求(qiú)
底座是整個Y軸的基礎支承件,一般都是用來放置導軌等重要部件。爲了滿(mǎn)足數控機床高速度、高生(shēng)産(chǎn)率、高可(kě)靠性、高精度和高自動化的要求，同時與普通機床(chuáng)相比，數控機床要有更高的靜、動剛度，以及好的抗(kàng)振性。底座主要在五個方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安裝部件(jiàn)的加工面和活動部件的導軌面,這些面(miàn)自身的精度以及相互位置精度要求都非常(cháng)高,并且要能長時間(jiān)保持.此外,機床在(zài)切削加工時,全部(bù)動、靜載荷最終往往(wǎng)都傳到底座上(shàng)，是以，底座上的受(shòu)力非常複雜。爲此(cǐ)，爲确保零部件之間的相互(hù)位置或者(zhě)相對運動精(jīng)度，除了滿足幾何尺(chǐ)寸位置精度以外，還要滿(mǎn)足靜(jìng)、動剛(gāng)度、抗振性、熱穩定性等等方面的技術要求。
2.應具備足夠(gòu)的靜、動剛度(dù) 靜剛(gāng)度(dù) 包含：底座的自身結構剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應(yīng)的措施，最終達到有較高的剛度—質量比(bǐ)。
3.動剛度直接反映底座的運動特性，爲了确保底座在交變載荷作用下(xià)擁有較高的抵禦(yù)變形的能力(lì)和抵(dǐ)擋受迫振動和自激振動的能力，同時可以通(tōng)過适(shì)當增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共(gòng)振和因薄(báo)臂振動而産身(shēn)的噪聲。
4.較好的(de)熱(rè)穩定性 對機床來講，高精度數控機床的熱穩定(dìng)性已成爲一個突出的問題，一(yī)定要在設計上要(yào)使整機(jī)的熱(rè)變形減小，或者使熱(rè)變形對于加工精度(dù)的影響減小。
5.高的強度和耐磨(mó)性 每(měi)每(měi)底(dǐ)座在抵禦外負載荷而沒有超過允許的變形情況(kuàng)下(xià)，都是擁(yōng)有足夠的強度。可是，關于外負載荷比較大而且(qiě)變形要求不大的部位，仍然要注(zhù)意其強度的情況。至于底座與(yǔ)活動部件相觸的部位，即導軌處，要求有(yǒu)優秀的耐磨性。
2 導軌設計
2.1對導軌的要求
對導軌的要求,納起來有(yǒu)下列(liè)幾點:
1.要(yào)有一定的導向精度 2.要有良好的(de)耐磨性
3.要有足夠的剛度 4.要減少熱變形影響
5.要使運動輕便平穩 6.要有(yǒu)一定的工藝性
2.2 滑動導軌
導軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分(fèn)爲:滑動導軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導軌等三大類型(xíng)。該次(cì)設計的數控磨床(chuáng)Y軸采用(yòng)滑動導軌。
滑動導軌結構簡單制造方便，承載(zǎi)面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優點。滑動導軌通(tōng)常用于定位精度不(bú)高的開環系統中，因爲本次設計的伺服(fú)系統是閉環系統，所以有了反饋系統，導軌的定位精度，因爲誤差進行補償(cháng)從而不受影響(xiǎng)，所以采用滑動導軌(guǐ)。
2.3 貼塑滑動導軌
滑動導(dǎo)軌(guǐ)擁有結(jié)構簡單，制造方便，接觸(chù)剛度大的好處。但是(shì)傳統的滑動導軌摩擦阻力大，磨損快，動态摩擦系數差别大，低速時會發生爬行現象。所此，使用新型塑料(liào)滑動導軌。
本次設計采用的塑料導軌是聚四氟乙烯導軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導軌(guǐ)軟帶的特點 摩擦性好:鑄鐵淬火導(dǎo)軌副的靜摩擦系數(shù)與動摩擦(cā)系數相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚(jù)四氟乙烯導軌軟帶的靜與動摩擦系數一般不變。所以這種良好的(de)摩擦性(xìng)能可(kě)以減(jiǎn)少低速爬行，從(cóng)而使得運動平穩并且得(dé)到較高的(de)定位精度。
耐磨性好(hǎo)：摩擦系數低外，聚四(sì)氟乙烯導軌軟帶材質中擁有有青二硫化钼和石墨，因此(cǐ)，本身即擁有(yǒu)潤滑作用(yòng)，對于潤滑油的供油量要(yào)求低，所以使用(yòng)間歇式供油即可。另(lìng)外，塑料質地較軟(ruǎn)，即使是嵌入(rù)金屬(shǔ)碎屑、灰塵等，也不會損傷(shāng)金屬導軌(guǐ)面以及軟帶本身，同時可以延(yán)長導軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振(zhèn)消(xiāo)聲的機能對(duì)提高(gāo)磨擦副的(de)相對運
動速(sù)度有較高的(de)意義。
工藝性好：可降低對粘(zhān)貼塑料(liào)的金屬導(dǎo)軌基體的硬度和表面質量要求，而且
由(yóu)于塑料容易加工，從而使得導(dǎo)軌副(fù)接觸面獲得優良的表面(miàn)質量。
同時，還有化學穩定性高，維修方便，經濟(jì)性好等好處。
2. 導軌軟帶使用工(gōng)藝(yì) 最初将導軌粘貼表面加工到表(biǎo)面粗糙度Ra3.2～1.6，有時(shí)爲(wèi)了達到(dào)定位作用，導軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽(cáo).使用(yòng)汽油和金屬清(qīng)洗或者丙酮清(qīng)洗導軌粘(zhān)貼面,然後用膠粘劑粘合(hé)導(dǎo)軌軟帶,加壓(yā)初固化1～2h後再合攏到配對的固定導軌上施加一定(dìng)的(de)壓力,并(bìng)在室溫固化(huà) 24 h,取下去除餘膠,即(jí)可開油槽以及進行(háng)精加工(gōng),因爲這類導軌使用了粘(zhān)貼方法,一般稱爲“貼塑導軌(guǐ)”。
2.4 導軌結構
Y方向使(shǐ)用V形導軌，這(zhè)種導軌導向精度較高(gāo)，導(dǎo)軌磨損後可以(yǐ)靠自重下沉自動補償。同時下導軌采用(yòng)凹型的，也能(néng)便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導軌設(shè)計
該磨床作用在(zài)活動件上的(de)推力與運動件的軸線平行。爲了運動件(jiàn)不會被卡死，而且爲了保證運動靈活，V形導軌需h/L<1. 其中(zhōng)h是推力F到軸線的距離而L是(shì)導軌的寬度。這次設計中， V 形導軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求(qiú)。
2.6導軌的材料
塑料導軌(guǐ)用在(zài)導軌副的(de)動導軌上,與(yǔ)其相配的導(dǎo)軌選用(yòng)鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌号是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經(jīng)摩削後要保留1.0～1.5mm.
1 Y軸底座(zuò)設(shè)計(jì)
1.1 Y軸底座結構的基本要求(qiú)
底座是整個Y軸的基礎支承件,一般都是用來放置導軌等重要部件。爲了滿(mǎn)足數控機床高速度、高生(shēng)産(chǎn)率、高可(kě)靠性、高精度和高自動化的要求，同時與普通機床(chuáng)相比，數控機床要有更高的靜、動剛度，以及好的抗(kàng)振性。底座主要在五個方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安裝部件(jiàn)的加工面和活動部件的導軌面,這些面(miàn)自身的精度以及相互位置精度要求都非常(cháng)高,并且要能長時間(jiān)保持.此外,機床在(zài)切削加工時,全部(bù)動、靜載荷最終往往(wǎng)都傳到底座上(shàng)，是以，底座上的受(shòu)力非常複雜。爲此(cǐ)，爲确保零部件之間的相互(hù)位置或者(zhě)相對運動精(jīng)度，除了滿足幾何尺(chǐ)寸位置精度以外，還要滿(mǎn)足靜(jìng)、動剛(gāng)度、抗振性、熱穩定性等等方面的技術要求。
2.應具備足夠(gòu)的靜、動剛度(dù) 靜剛(gāng)度(dù) 包含：底座的自身結構剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應(yīng)的措施，最終達到有較高的剛度—質量比(bǐ)。
3.動剛度直接反映底座的運動特性，爲了确保底座在交變載荷作用下(xià)擁有較高的抵禦(yù)變形的能力(lì)和抵(dǐ)擋受迫振動和自激振動的能力，同時可以通(tōng)過适(shì)當增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共(gòng)振和因薄(báo)臂振動而産身(shēn)的噪聲。
4.較好的(de)熱(rè)穩定性 對機床來講，高精度數控機床的熱穩定(dìng)性已成爲一個突出的問題，一(yī)定要在設計上要(yào)使整機(jī)的熱(rè)變形減小，或者使熱(rè)變形對于加工精度(dù)的影響減小。
5.高的強度和耐磨(mó)性 每(měi)每(měi)底(dǐ)座在抵禦外負載荷而沒有超過允許的變形情況(kuàng)下(xià)，都是擁(yōng)有足夠的強度。可是，關于外負載荷比較大而且(qiě)變形要求不大的部位，仍然要注(zhù)意其強度的情況。至于底座與(yǔ)活動部件相觸的部位，即導軌處，要求有(yǒu)優秀的耐磨性。
2 導軌設計
2.1對導軌的要求
對導軌的要求,納起來有(yǒu)下列(liè)幾點:
1.要(yào)有一定的導向精度 2.要有良好的(de)耐磨性
3.要有足夠的剛度 4.要減少熱變形影響
5.要使運動輕便平穩 6.要有(yǒu)一定的工藝性
2.2 滑動導軌
導軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分(fèn)爲:滑動導軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導軌等三大類型(xíng)。該次(cì)設計的數控磨床(chuáng)Y軸采用(yòng)滑動導軌。
滑動導軌結構簡單制造方便，承載(zǎi)面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優點。滑動導軌通(tōng)常用于定位精度不(bú)高的開環系統中，因爲本次設計的伺服(fú)系統是閉環系統，所以有了反饋系統，導軌的定位精度，因爲誤差進行補償(cháng)從而不受影響(xiǎng)，所以采用滑動導軌(guǐ)。
2.3 貼塑滑動導軌
滑動導(dǎo)軌(guǐ)擁有結(jié)構簡單，制造方便，接觸(chù)剛度大的好處。但是(shì)傳統的滑動導軌摩擦阻力大，磨損快，動态摩擦系數差别大，低速時會發生爬行現象。所此，使用新型塑料(liào)滑動導軌。
本次設計采用的塑料導軌是聚四氟乙烯導軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導軌(guǐ)軟帶的特點 摩擦性好:鑄鐵淬火導(dǎo)軌副的靜摩擦系數(shù)與動摩擦(cā)系數相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚(jù)四氟乙烯導軌軟帶的靜與動摩擦系數一般不變。所以這種良好的(de)摩擦性(xìng)能可(kě)以減(jiǎn)少低速爬行，從(cóng)而使得運動平穩并且得(dé)到較高的(de)定位精度。
耐磨性好(hǎo)：摩擦系數低外，聚四(sì)氟乙烯導軌軟帶材質中擁有有青二硫化钼和石墨，因此(cǐ)，本身即擁有(yǒu)潤滑作用(yòng)，對于潤滑油的供油量要(yào)求低，所以使用(yòng)間歇式供油即可。另(lìng)外，塑料質地較軟(ruǎn)，即使是嵌入(rù)金屬(shǔ)碎屑、灰塵等，也不會損傷(shāng)金屬導軌(guǐ)面以及軟帶本身，同時可以延(yán)長導軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振(zhèn)消(xiāo)聲的機能對(duì)提高(gāo)磨擦副的(de)相對運
動速(sù)度有較高的(de)意義。
工藝性好：可降低對粘(zhān)貼塑料(liào)的金屬導(dǎo)軌基體的硬度和表面質量要求，而且
由(yóu)于塑料容易加工，從而使得導(dǎo)軌副(fù)接觸面獲得優良的表面(miàn)質量。
同時，還有化學穩定性高，維修方便，經濟(jì)性好等好處。
2. 導軌軟帶使用工(gōng)藝(yì) 最初将導軌粘貼表面加工到表(biǎo)面粗糙度Ra3.2～1.6，有時(shí)爲(wèi)了達到(dào)定位作用，導軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽(cáo).使用(yòng)汽油和金屬清(qīng)洗或者丙酮清(qīng)洗導軌粘(zhān)貼面,然後用膠粘劑粘合(hé)導(dǎo)軌軟帶,加壓(yā)初固化1～2h後再合攏到配對的固定導軌上施加一定(dìng)的(de)壓力,并(bìng)在室溫固化(huà) 24 h,取下去除餘膠,即(jí)可開油槽以及進行(háng)精加工(gōng),因爲這類導軌使用了粘(zhān)貼方法,一般稱爲“貼塑導軌(guǐ)”。
2.4 導軌結構
Y方向使(shǐ)用V形導軌，這(zhè)種導軌導向精度較高(gāo)，導(dǎo)軌磨損後可以(yǐ)靠自重下沉自動補償。同時下導軌采用(yòng)凹型的，也能(néng)便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導軌設(shè)計
該磨床作用在(zài)活動件上的(de)推力與運動件的軸線平行。爲了運動件(jiàn)不會被卡死，而且爲了保證運動靈活，V形導軌需h/L<1. 其中(zhōng)h是推力F到軸線的距離而L是(shì)導軌的寬度。這次設計中， V 形導軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求(qiú)。
2.6導軌的材料
塑料導軌(guǐ)用在(zài)導軌副的(de)動導軌上,與(yǔ)其相配的導(dǎo)軌選用(yòng)鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌号是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經(jīng)摩削後要保留1.0～1.5mm.