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[數(shù)控機床干貨]各類數(shù)控機床導軌性能對比分析
[干貨]各類數(shù)控機床導軌性能對比分析
機床制造者最關心的莫過于機床的精度,剛性和使用壽命,對導軌系統(tǒng)的關注甚少。機床控制組件的運動實現(xiàn)了機床的精密加工,這是手動工具和機床的主要區(qū)別,下面討論的是機床的控制組件之一——導軌系統(tǒng)。本文闡述的是各種導軌的比較和分析其不同的原因。
機床制造者最關心的莫過于機床的精度,剛性和使用壽命。對導軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的,至少在機床制造技術(shù)方面沒有把它放在重要的位置上,在機床樣本,宣傳廣告上,最具有吸引力的技術(shù)參數(shù)是:主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、換刀時間和快速進給速度。當然,這些參數(shù)對機床的性能是很重要的。但導軌為機床功能的實現(xiàn)奠定了可靠的基礎。
各種類型的機床工作部件,都是利用控制軸在指定的導軌上運動,機床設計者根據(jù)機床的類型和用途選用各種不同形式的導軌系統(tǒng),用得較為廣泛的有下列三種;即平面導軌、直線滾動導軌和循環(huán)滾柱與平面導軌的組合所構(gòu)成的滾動體導軌。當然系統(tǒng)遠不止上述三種形式,還有其它形式的導軌。
一、機床導軌的功能
機床設計者在設計機床時,導軌的設計形式是多種多樣的。哪一種導軌是最佳的?這是機床設計者經(jīng)常思考以及需要解決的問題。?盡管導軌系統(tǒng)的形式是多種多樣的,但工作性質(zhì)都是相同的,機床工作部件在指定導軌系統(tǒng)上移動,尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛。主要體現(xiàn)如下三種基本功能:
1、為承載體的運動導向;
2、為承載體提供光滑的運動表面;
3、把機床的切削所產(chǎn)生的力傳到地基或床身上,減少產(chǎn)生的沖擊對被動加工零件的影響。沿導軌系統(tǒng)的運動,大多數(shù)為直線運動,也有少數(shù)為弧線運動。直線導軌的很多技術(shù)可以直接應用弧形導軌;
二、各類機床導軌的分類
機床制造廠都在盡最大的努力,確保導軌安裝的精確性。導軌被加工前,導軌和工作部件都已經(jīng)過時效處理,以消除內(nèi)應力。為了保證導軌的精度和延長使用壽命,刮研是一種常用的工藝方法。
1、直線導軌
新的導軌系統(tǒng)使機床可獲得快速進給速度,在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下,快速進給是直線導軌的特點。直線導軌與平面導軌一樣,有兩個基本元件;一個作為導向的為固定元件,另一個是移動元件。為了保證機床的精度,床身或立柱少量的刮研是必不可少的,一般情況下,安裝比較簡單。
直線導軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質(zhì),而用滾動鋼球。因為滾動鋼球適應于高速運動、摩擦系數(shù)小、靈敏度高,滿足運動部件的工作要求,如機床的刀架,拖板等。
工作時間過長,鋼球開始磨損,作用在鋼球上的預加負載開始減弱,導致機床工作部件運動精度的降低。如果要保持初始精度,必須更換導軌支架,甚至更換導軌。鈦浩機械是以回轉(zhuǎn)頂尖、絲杠、機床主軸、軸加工、高精刀柄、刀桿、彈性夾頭、非標件加工、機床接桿為公司的主打產(chǎn)品!如果導軌系統(tǒng)已有預加負載作用。系統(tǒng)精度已喪失,唯一的方法是更換滾動元件。
2、直線滾柱導軌
直線滾柱導軌系統(tǒng)是平面導軌與直線滾柱導軌的組合,用滾柱安裝在平行導軌上,用滾柱代鋼球承載機床的運動部件。優(yōu)點是接觸面積大、承載負荷大、靈敏度高。從床身尾部看,支架與滾柱置于平面導軌的頂面和側(cè)面,為了獲得高精度,在機床工作部件和支架內(nèi)面之間,設置一塊楔板,使預加負載作用于支架的側(cè)面。楔板的工作原理與斜鐵相似,工作部件的重量作用于支架的頂面。由于作用在導軌系統(tǒng)上的預加負荷是可調(diào)的,為此楔板的損失得到補償,這一特點被廣泛用于中型或大型機床上,因為它對CNC指令反應靈敏,承受負荷大,直線滾柱導軌系統(tǒng)比傳統(tǒng)的平面導機能經(jīng)受高速運轉(zhuǎn),改善機床的性能。
3、鑲鋼導軌
機床上最常用的導軌形式是鑲鋼導軌,它的使用已有很長的歷史。鑲鋼導軌是導軌系統(tǒng)的固定元件,其截面為矩形。它可水平裝在機床的床身上,也可以與床身鑄成一體,分別被稱為鑲鋼式或整體式。鑲鋼式導軌是由鋼制成的,經(jīng)淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把鑲鋼導軌用螺釘或粘結(jié)劑(環(huán)氧樹脂)貼在機床床身或經(jīng)刮研的立柱配合表面上,確保導軌獲得最佳的平面度。這種形式,維修更換方便、簡單,很受維修工人的歡迎。
4、滑動導軌
傳統(tǒng)導軌的發(fā)展,首先表現(xiàn)在滑動元件和導軌形式上,滑動導軌的特點是導軌和滑動件之間使用了介質(zhì),形式的不同在于選擇不同的介質(zhì)。
液壓被廣泛用于許多導軌系統(tǒng)。靜壓導軌是其中的一種,液壓油在壓力作用下,進入滑動元件的溝槽,在導軌和滑動元件之間形成油膜,把導軌和移動元件隔開,這樣大大減少移動元件的摩擦力。靜壓導軌對大負荷是極其有效的,對偏心負荷有補償作用。鈦浩機械是以回轉(zhuǎn)頂尖、絲杠、機床主軸、軸加工、高精刀柄、刀桿、彈性夾頭、非標件加工、機床接桿為公司的主打產(chǎn)品!例如:一個大型的砂型箱在加工時,正好走到機床行程的末端,負載導軌能夠增大油壓,使導軌準確地保持著水平負載的狀態(tài)。有的臥式鏜銑床使用這種技術(shù)補償深孔加工時主軸轉(zhuǎn)速的下降。
利用油作為介質(zhì)的另一種導軌形式是動壓導軌,動壓導軌與靜壓導軌的不同點是:油不是在壓力下起作用的,它利用油的粘度來避免移動元件和導軌之間的直接接觸,優(yōu)點是節(jié)省液壓油泵。
空氣也可以用于移動元件和導軌之間的介質(zhì),它也有兩種形式,氣動靜壓導軌和氣動動壓導軌,工作原理與液壓導軌相同。
5、其它形式的導軌
機床上常用的另一種導軌形式是燕尾槽導軌,一般用于機床運動部件的定位。例如:車削中心的尾架,導軌系統(tǒng)可以使尾架在上面移動或者移到要求的位置去支承被加工零件,然后迅速夾緊。機床很多附件,如定位工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺或旋轉(zhuǎn)軸等,也采用燕尾槽導軌作為定位元件。然后夾緊在要求的位置上。如果機床往復行程較長,則采用V型導軟,如平面磨床和刨床等。優(yōu)點是V型導軌系統(tǒng)導向性好,能承受重力切削。有的采用V型導軌和平面導軌相結(jié)合的形式,V型導軌作為導向,平面導軌作為支承體。
為了保證導軌系統(tǒng)的壽命。維修是很關鍵的。導軌是機床的精密部件之一,不可能100%有防塵保護,灰塵污染大。因此、用戶要定期檢查、維護。直線導軌和直線滾柱導柱要求定期潤滑,很多直線導軌系統(tǒng)的鋼球和滾柱部分都安裝有油脂接頭與支架相連接。無論采用什么形式的導軌系統(tǒng),保持滾動元件的良好潤滑,能減少導軌系統(tǒng)的磨損,延長機床精度的保持時間。
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