數控磨床底座與導軌
時間：2019-09-16 訪問量：4128
底座與導軌
1 Y軸底座設計
1.1 Y軸底座結構的基本要求
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。為了滿足數控機床高速度、高生產率、高可靠性、高精度和高自動化的要求，同時與普通機床相比，數控機床要有更高的靜、動剛度，以及好的抗振性。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的加工面和活動部件的導軌面,這些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能長時間保持.此外,機床在切削加工時,全部動、靜載荷最終往往都傳到底座上，是以，底座上的受力非常復雜。為此，為確保零部件之間的相互位置或者相對運動精度，除了滿足幾何尺寸位置精度以外，還要滿足靜、動剛度、抗振性、熱穩定性等等方面的技術要求。
2.應具備足夠的靜、動剛度 靜剛度 包含：底座的自身結構剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應的措施，最終達到有較高的剛度—質量比。
3.動剛度直接反映底座的運動特性，為了確保底座在交變載荷作用下擁有較高的抵御變形的能力和抵擋受迫振動和自激振動的能力，同時可以通過適當增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共振和因薄臂振動而產身的噪聲。
4.較好的熱穩定性 對機床來講，高精度數控機床的熱穩定性已成為一個突出的問題，一定要在設計上要使整機的熱變形減小，或者使熱變形對于加工精度的影響減小。
5.高的強度和耐磨性 每每底座在抵御外負載荷而沒有超過允許的變形情況下，都是擁有足夠的強度。可是，關于外負載荷比較大而且變形要求不大的部位，仍然要注意其強度的情況。至于底座與活動部件相觸的部位，即導軌處，要求有優秀的耐磨性。
2 導軌設計
2.1對導軌的要求
對導軌的要求,納起來有下列幾點:
1.要有一定的導向精度 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.要使運動輕便平穩 6.要有一定的工藝性
2.2 滑動導軌
導軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分為:滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌等三大類型。該次設計的數控磨床Y軸采用滑動導軌。
滑動導軌結構簡單制造方便，承載面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優點。滑動導軌通常用于定位精度不高的開環系統中，因為本次設計的伺服系統是閉環系統，所以有了反饋系統，導軌的定位精度，因為誤差進行補償從而不受影響，所以采用滑動導軌。
2.3 貼塑滑動導軌
滑動導軌擁有結構簡單，制造方便，接觸剛度大的好處。但是傳統的滑動導軌摩擦阻力大，磨損快，動態摩擦系數差別大，低速時會發生爬行現象。所此，使用新型塑料滑動導軌。
本次設計采用的塑料導軌是聚四氟乙烯導軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導軌軟帶的特點 摩擦性好:鑄鐵淬火導軌副的靜摩擦系數與動摩擦系數相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚四氟乙烯導軌軟帶的靜與動摩擦系數一般不變。所以這種良好的摩擦性能可以減少低速爬行，從而使得運動平穩并且得到較高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系數低外，聚四氟乙烯導軌軟帶材質中擁有有青二硫化鉬和石墨，因此，本身即擁有潤滑作用，對于潤滑油的供油量要求低，所以使用間歇式供油即可。另外，塑料質地較軟，即使是嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不會損傷金屬導軌面以及軟帶本身，同時可以延長導軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振消聲的機能對提高磨擦副的相對運
動速度有較高的意義。
工藝性好：可降低對粘貼塑料的金屬導軌基體的硬度和表面質量要求，而且
由于塑料容易加工，從而使得導軌副接觸面獲得優良的表面質量。
同時，還有化學穩定性高，維修方便，經濟性好等好處。
2. 導軌軟帶使用工藝 最初將導軌粘貼表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有時為了達到定位作用，導軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金屬清洗或者丙酮清洗導軌粘貼面,然后用膠粘劑粘合導軌軟帶,加壓初固化1～2h后再合攏到配對的固定導軌上施加一定的壓力,并在室溫固化 24 h,取下去除余膠,即可開油槽以及進行精加工,因為這類導軌使用了粘貼方法,一般稱為“貼塑導軌”。
2.4 導軌結構
Y方向使用V形導軌，這種導軌導向精度較高，導軌磨損后可以靠自重下沉自動補償。同時下導軌采用凹型的，也能便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導軌設計
該磨床作用在活動件上的推力與運動件的軸線平行。為了運動件不會被卡死，而且為了保證運動靈活，V形導軌需h/L<1. 其中h是推力F到軸線的距離而L是導軌的寬度。這次設計中， V 形導軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求。
2.6導軌的材料
塑料導軌用在導軌副的動導軌上,與其相配的導軌選用鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌號是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經摩削后要保留1.0～1.5mm.
1 Y軸底座設計
1.1 Y軸底座結構的基本要求
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。為了滿足數控機床高速度、高生產率、高可靠性、高精度和高自動化的要求，同時與普通機床相比，數控機床要有更高的靜、動剛度，以及好的抗振性。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的加工面和活動部件的導軌面,這些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能長時間保持.此外,機床在切削加工時,全部動、靜載荷最終往往都傳到底座上，是以，底座上的受力非常復雜。為此，為確保零部件之間的相互位置或者相對運動精度，除了滿足幾何尺寸位置精度以外，還要滿足靜、動剛度、抗振性、熱穩定性等等方面的技術要求。
2.應具備足夠的靜、動剛度 靜剛度 包含：底座的自身結構剛度、局部剛度以及接觸剛度，都是要采取相應的措施，最終達到有較高的剛度—質量比。
3.動剛度直接反映底座的運動特性，為了確保底座在交變載荷作用下擁有較高的抵御變形的能力和抵擋受迫振動和自激振動的能力，同時可以通過適當增加阻尼，提高固有頻率等等措施減少共振和因薄臂振動而產身的噪聲。
4.較好的熱穩定性 對機床來講，高精度數控機床的熱穩定性已成為一個突出的問題，一定要在設計上要使整機的熱變形減小，或者使熱變形對于加工精度的影響減小。
5.高的強度和耐磨性 每每底座在抵御外負載荷而沒有超過允許的變形情況下，都是擁有足夠的強度。可是，關于外負載荷比較大而且變形要求不大的部位，仍然要注意其強度的情況。至于底座與活動部件相觸的部位，即導軌處，要求有優秀的耐磨性。
2 導軌設計
2.1對導軌的要求
對導軌的要求,納起來有下列幾點:
1.要有一定的導向精度 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.要使運動輕便平穩 6.要有一定的工藝性
2.2 滑動導軌
導軌按照接觸面的摩擦情況而言.可分為:滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌等三大類型。該次設計的數控磨床Y軸采用滑動導軌。
滑動導軌結構簡單制造方便，承載面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優點。滑動導軌通常用于定位精度不高的開環系統中，因為本次設計的伺服系統是閉環系統，所以有了反饋系統，導軌的定位精度，因為誤差進行補償從而不受影響，所以采用滑動導軌。
2.3 貼塑滑動導軌
滑動導軌擁有結構簡單，制造方便，接觸剛度大的好處。但是傳統的滑動導軌摩擦阻力大，磨損快，動態摩擦系數差別大，低速時會發生爬行現象。所此，使用新型塑料滑動導軌。
本次設計采用的塑料導軌是聚四氟乙烯導軌軟帶。
1. 聚四氟乙烯導軌軟帶的特點 摩擦性好:鑄鐵淬火導軌副的靜摩擦系數與動摩擦系數相差較大,幾乎是相差一倍.但是金屬聚四氟乙烯導軌軟帶的靜與動摩擦系數一般不變。所以這種良好的摩擦性能可以減少低速爬行，從而使得運動平穩并且得到較高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系數低外，聚四氟乙烯導軌軟帶材質中擁有有青二硫化鉬和石墨，因此，本身即擁有潤滑作用，對于潤滑油的供油量要求低，所以使用間歇式供油即可。另外，塑料質地較軟，即使是嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不會損傷金屬導軌面以及軟帶本身，同時可以延長導軌副的使用壽命。
減振性好：塑料的阻尼性較高，其減振消聲的機能對提高磨擦副的相對運
動速度有較高的意義。
工藝性好：可降低對粘貼塑料的金屬導軌基體的硬度和表面質量要求，而且
由于塑料容易加工，從而使得導軌副接觸面獲得優良的表面質量。
同時，還有化學穩定性高，維修方便，經濟性好等好處。
2. 導軌軟帶使用工藝 最初將導軌粘貼表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有時為了達到定位作用，導軌粘貼面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金屬清洗或者丙酮清洗導軌粘貼面,然后用膠粘劑粘合導軌軟帶,加壓初固化1～2h后再合攏到配對的固定導軌上施加一定的壓力,并在室溫固化 24 h,取下去除余膠,即可開油槽以及進行精加工,因為這類導軌使用了粘貼方法,一般稱為“貼塑導軌”。
2.4 導軌結構
Y方向使用V形導軌，這種導軌導向精度較高，導軌磨損后可以靠自重下沉自動補償。同時下導軌采用凹型的，也能便于存油，頂角采用90 o 。
2.5 導軌設計
該磨床作用在活動件上的推力與運動件的軸線平行。為了運動件不會被卡死，而且為了保證運動靈活，V形導軌需h/L<1. 其中h是推力F到軸線的距離而L是導軌的寬度。這次設計中， V 形導軌，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以滿足要求。
2.6導軌的材料
塑料導軌用在導軌副的動導軌上,與其相配的導軌選用鑄鐵,組成鑄鐵－塑料導軌副.鑄鐵使用耐磨鑄鐵,牌號是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火層深度經摩削后要保留1.0～1.5mm.