数控磨床底座与导轨
时间：2019-09-16 访问量：6510
底座与导轨
1 Y轴底座设计
1.1 Y轴底座结构的基本要求
底座是整个Y轴的基础支承件,一般都是用来放置导轨等重要部件。为了满足数控机床高速度、高生产率、高可靠性、高精度和高自动化的要求，同时与普通机床相比，数控机床要有更高的静、动刚度，以及好的抗振性。底座主要在五个方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安装部件的加工面和活动部件的导轨面,这些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能长时间保持.此外,机床在切削加工时,全部动、静载荷最终往往都传到底座上，是以，底座上的受力非常复杂。为此，为确保零部件之间的相互位置或者相对运动精度，除了满足几何尺寸位置精度以外，还要满足静、动刚度、抗振性、热稳定性等等方面的技术要求。
2.应具备足够的静、动刚度 静刚度 包含：底座的自身结构刚度、局部刚度以及接触刚度，都是要采取相应的措施，最终达到有较高的刚度—质量比。
3.动刚度直接反映底座的运动特性，为了确保底座在交变载荷作用下拥有较高的抵御变形的能力和抵挡受迫振动和自激振动的能力，同时可以通过适当增加阻尼，提高固有频率等等措施减少共振和因薄臂振动而产身的噪声。
4.较好的热稳定性 对机床来讲，高精度数控机床的热稳定性已成为一个突出的问题，一定要在设计上要使整机的热变形减小，或者使热变形对于加工精度的影响减小。
5.高的强度和耐磨性 每每底座在抵御外负载荷而没有超过允许的变形情况下，都是拥有足够的强度。可是，关于外负载荷比较大而且变形要求不大的部位，仍然要注意其强度的情况。至于底座与活动部件相触的部位，即导轨处，要求有优秀的耐磨性。
2 导轨设计
2.1对导轨的要求
对导轨的要求,纳起来有下列几点:
1.要有一定的导向精度 2.要有良好的耐磨性
3.要有足够的刚度 4.要减少热变形影响
5.要使运动轻便平稳 6.要有一定的工艺性
2.2 滑动导轨
导轨按照接触面的摩擦情况而言.可分为:滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等三大类型。该次设计的数控磨床Y轴采用滑动导轨。
滑动导轨结构简单制造方便，承载面积大，接触刚度好，抗振性能好等一系列优点。滑动导轨通常用于定位精度不高的开环系统中，因为本次设计的伺服系统是闭环系统，所以有了反馈系统，导轨的定位精度，因为误差进行补偿从而不受影响，所以采用滑动导轨。
2.3 贴塑滑动导轨
滑动导轨拥有结构简单，制造方便，接触刚度大的好处。但是传统的滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动态摩擦系数差别大，低速时会发生爬行现象。所此，使用新型塑料滑动导轨。
本次设计采用的塑料导轨是聚四氟乙烯导轨软带。
1. 聚四氟乙烯导轨软带的特点 摩擦性好:铸铁淬火导轨副的静摩擦系数与动摩擦系数相差较大,几乎是相差一倍.但是金属聚四氟乙烯导轨软带的静与动摩擦系数一般不变。所以这种良好的摩擦性能可以减少低速爬行，从而使得运动平稳并且得到较高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系数低外，聚四氟乙烯导轨软带材质中拥有有青二硫化钼和石墨，因此，本身即拥有润滑作用，对于润滑油的供油量要求低，所以使用间歇式供油即可。另外，塑料质地较软，即使是嵌入金属碎屑、灰尘等，也不会损伤金属导轨面以及软带本身，同时可以延长导轨副的使用寿命。
减振性好：塑料的阻尼性较高，其减振消声的机能对提高磨擦副的相对运
动速度有较高的意义。
工艺性好：可降低对粘贴塑料的金属导轨基体的硬度和表面质量要求，而且
由于塑料容易加工，从而使得导轨副接触面获得优良的表面质量。
同时，还有化学稳定性高，维修方便，经济性好等好处。
2. 导轨软带使用工艺 最初将导轨粘贴表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有时为了达到定位作用，导轨粘贴面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金属清洗或者丙酮清洗导轨粘贴面,然后用胶粘剂粘合导轨软带,加压初固化1～2h后再合拢到配对的固定导轨上施加一定的压力,并在室温固化 24 h,取下去除余胶,即可开油槽以及进行精加工,因为这类导轨使用了粘贴方法,一般称为“贴塑导轨”。
2.4 导轨结构
Y方向使用V形导轨，这种导轨导向精度较高，导轨磨损后可以靠自重下沉自动补偿。同时下导轨采用凹型的，也能便于存油，顶角采用90 o 。
2.5 导轨设计
该磨床作用在活动件上的推力与运动件的轴线平行。为了运动件不会被卡死，而且为了保证运动灵活，V形导轨需h/L<1. 其中h是推力F到轴线的距离而L是导轨的宽度。这次设计中， V 形导轨，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以满足要求。
2.6导轨的材料
塑料导轨用在导轨副的动导轨上,与其相配的导轨选用铸铁,组成铸铁－塑料导轨副.铸铁使用耐磨铸铁,牌号是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火层深度经摩削后要保留1.0～1.5mm.
1 Y轴底座设计
1.1 Y轴底座结构的基本要求
底座是整个Y轴的基础支承件,一般都是用来放置导轨等重要部件。为了满足数控机床高速度、高生产率、高可靠性、高精度和高自动化的要求，同时与普通机床相比，数控机床要有更高的静、动刚度，以及好的抗振性。底座主要在五个方面提出了要求。
1.很高的精度和精度持久性 在底座上有不少安装部件的加工面和活动部件的导轨面,这些面自身的精度以及相互位置精度要求都非常高,并且要能长时间保持.此外,机床在切削加工时,全部动、静载荷最终往往都传到底座上，是以，底座上的受力非常复杂。为此，为确保零部件之间的相互位置或者相对运动精度，除了满足几何尺寸位置精度以外，还要满足静、动刚度、抗振性、热稳定性等等方面的技术要求。
2.应具备足够的静、动刚度 静刚度 包含：底座的自身结构刚度、局部刚度以及接触刚度，都是要采取相应的措施，最终达到有较高的刚度—质量比。
3.动刚度直接反映底座的运动特性，为了确保底座在交变载荷作用下拥有较高的抵御变形的能力和抵挡受迫振动和自激振动的能力，同时可以通过适当增加阻尼，提高固有频率等等措施减少共振和因薄臂振动而产身的噪声。
4.较好的热稳定性 对机床来讲，高精度数控机床的热稳定性已成为一个突出的问题，一定要在设计上要使整机的热变形减小，或者使热变形对于加工精度的影响减小。
5.高的强度和耐磨性 每每底座在抵御外负载荷而没有超过允许的变形情况下，都是拥有足够的强度。可是，关于外负载荷比较大而且变形要求不大的部位，仍然要注意其强度的情况。至于底座与活动部件相触的部位，即导轨处，要求有优秀的耐磨性。
2 导轨设计
2.1对导轨的要求
对导轨的要求,纳起来有下列几点:
1.要有一定的导向精度 2.要有良好的耐磨性
3.要有足够的刚度 4.要减少热变形影响
5.要使运动轻便平稳 6.要有一定的工艺性
2.2 滑动导轨
导轨按照接触面的摩擦情况而言.可分为:滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等三大类型。该次设计的数控磨床Y轴采用滑动导轨。
滑动导轨结构简单制造方便，承载面积大，接触刚度好，抗振性能好等一系列优点。滑动导轨通常用于定位精度不高的开环系统中，因为本次设计的伺服系统是闭环系统，所以有了反馈系统，导轨的定位精度，因为误差进行补偿从而不受影响，所以采用滑动导轨。
2.3 贴塑滑动导轨
滑动导轨拥有结构简单，制造方便，接触刚度大的好处。但是传统的滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动态摩擦系数差别大，低速时会发生爬行现象。所此，使用新型塑料滑动导轨。
本次设计采用的塑料导轨是聚四氟乙烯导轨软带。
1. 聚四氟乙烯导轨软带的特点 摩擦性好:铸铁淬火导轨副的静摩擦系数与动摩擦系数相差较大,几乎是相差一倍.但是金属聚四氟乙烯导轨软带的静与动摩擦系数一般不变。所以这种良好的摩擦性能可以减少低速爬行，从而使得运动平稳并且得到较高的定位精度。
耐磨性好：摩擦系数低外，聚四氟乙烯导轨软带材质中拥有有青二硫化钼和石墨，因此，本身即拥有润滑作用，对于润滑油的供油量要求低，所以使用间歇式供油即可。另外，塑料质地较软，即使是嵌入金属碎屑、灰尘等，也不会损伤金属导轨面以及软带本身，同时可以延长导轨副的使用寿命。
减振性好：塑料的阻尼性较高，其减振消声的机能对提高磨擦副的相对运
动速度有较高的意义。
工艺性好：可降低对粘贴塑料的金属导轨基体的硬度和表面质量要求，而且
由于塑料容易加工，从而使得导轨副接触面获得优良的表面质量。
同时，还有化学稳定性高，维修方便，经济性好等好处。
2. 导轨软带使用工艺 最初将导轨粘贴表面加工到表面粗糙度Ra3.2～1.6，有时为了达到定位作用，导轨粘贴面要加工成0.5mm到1mm深的凹槽.使用汽油和金属清洗或者丙酮清洗导轨粘贴面,然后用胶粘剂粘合导轨软带,加压初固化1～2h后再合拢到配对的固定导轨上施加一定的压力,并在室温固化 24 h,取下去除余胶,即可开油槽以及进行精加工,因为这类导轨使用了粘贴方法,一般称为“贴塑导轨”。
2.4 导轨结构
Y方向使用V形导轨，这种导轨导向精度较高，导轨磨损后可以靠自重下沉自动补偿。同时下导轨采用凹型的，也能便于存油，顶角采用90 o 。
2.5 导轨设计
该磨床作用在活动件上的推力与运动件的轴线平行。为了运动件不会被卡死，而且为了保证运动灵活，V形导轨需h/L<1. 其中h是推力F到轴线的距离而L是导轨的宽度。这次设计中， V 形导轨，h=115mm，L=440mm，h/L=0.26＜1，所以满足要求。
2.6导轨的材料
塑料导轨用在导轨副的动导轨上,与其相配的导轨选用铸铁,组成铸铁－塑料导轨副.铸铁使用耐磨铸铁,牌号是HT3054,表面的淬火硬度是HRC45～55,淬火层深度经摩削后要保留1.0～1.5mm.