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数控机床直线导轨的特点与选择

直线导轨性能的好坏,直接影响机床的加工精度、承载能力和使用性能。所以,导轨要满足以下基本要求:结构简单,有良好的导向精度、精度保持性、低速运动平稳性和工艺性好。导轨作为进给系统的重要环节,不同类型的机床,对导轨的要求也不同。数控机床的导轨比普通机床的要贵要求要高:高速进给时不发生振动,低速进给时不出现爬行现象,灵敏度高,耐磨性好,可在长期重载下连续工作,精度保持性好等。机床用户选用机床时根据自身情况针对以上要求选择机床导轨。机床常见的导轨形式有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
一、滑动导轨、滚动导轨和静压导轨的特点
1.滑动导轨
滑动导轨具有简单、制造方便、刚度好、抗震性强等优点,在一般的机床上应用,常有铸铁件或镶钢导轨制成。为了提高导轨的耐磨性和精度,一般都对导轨表面进行淬火,然后磨削加工。
数控机床常用塑料滑动导轨。塑料滑动导轨摩擦系数小,动静摩擦系数接近,减震性好,具有良好的阻尼性和耐磨性,有自润滑作用。
贴塑导轨是在导轨滑动面上贴一层耐磨的塑料软带,与之相配合的导轨滑动表面经淬火和磨削加工。
2.滚动导轨
滚动导轨是在导轨工作面之间安装滚动体,滚动体可以是滚珠、滚珠和滚针,与导轨之间的接触为点接触或线接触,所以,导轨的摩擦系数就小。动静摩擦系数基本相同,启动阻力小,低速运动平稳性好,定位精度高,微量位移准确,磨损小,精度保持性好,寿命长。其缺点是抗震性差,对防护要求高。滚动导轨尤其是直线滚动导轨,近年来被大量采用,随着数控机床往高速化发展,线性导轨应用越来越广泛。
3.液压导轨
机床上使用的液压导轨主要是静压导轨。静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通入压力油,使运动件浮起。油压能随着外加负载的变化而自动调节,以保证导轨面间始终处于纯液体的摩擦状态,所以,静压导轨的摩擦系数极小,功率消耗小。这种导轨不易磨损,导轨的精度保持性好,寿命长。它的油膜厚度几乎不受速度的影响。油膜承载能力大、刚度高、吸震性好,运行平稳,无爬行现象。静压导轨结构复杂,并需要过滤效果良好的液压装置,制造成本高。
二、三种导轨的装配难易、抗冲击性和可维修性
机床在制造过程中对导轨的精度要求很高,一般需要经验丰富的工人进行刮研和调整,滑动导轨和静压导轨都需要配刮,技术要求高,劳动强度大,效率低。直线导轨在连接件(如立柱、滑鞍、底座)加工精度较好的情况下,通过调整锁紧螺钉和侧面压板来调整精度,技术要求高,劳动强度较小,效率较高。
机床在长期的使用过程中,会偶尔碰撞,因而除产品设计,还要对高速移动部件进行防撞击后可能出现的故障予以考虑。一般来说,如果机床移动部件发生撞击,直线滚动导轨更容易受到损坏,而滑动导轨和静压导轨小则有助于减少或减轻此类损坏,因为他们的接触面积大,承受冲击的能力较强。如果因撞击造成的导轨副的损坏,在现场条件下进行修复也相对容易。因为它们导轨面接触是面接触,在运动副之间没有滚动体,它的阻尼比大于滚动导轨的阻尼比。
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