数控机床液体静压导轨结构形式选取 李波波 昆明机床股份有限公司 云南 昆明 650201 摘要：导轨性能的好坏直接影响机床的运行状态，为此， 研究数控机床液体静压导轨结构形式选取。通过明确静压导轨结构特点，针对不同机床选型导轨驱动单元，基于数控机床性能选取液体静压导轨结构形式，完成数控机床液体静压导轨结构形式选取。实验测试选取的开式导轨在数控机床中的运行状态，通过 5轮测试，得出开式静压导轨结构下， 雷诺数值平均为34Re，数控机床的运行状态正常。 关键词：数控机床；液体静压；导轨结构；机床热度；驱动单元；结构特点； 中图分类号 : TG659 文献标识码 : A 0引言
数控机床是现代高新技术产品制造的领先核心技术之一。静压导轨已成为国内外超精密加工技术的研究热点。目前，静压导轨核心部件的加工方法一般采用超精密磨削机加工和手工打磨。超精密磨削要求精度高，加工成本高。人工粉碎加工效率低，产量低，加工周期长。因此，两种处理方法都有局限性。从目前国内外的研究成果和文献来看，主要针对静水压力导轨的理论研究，包括静压导轨的静态和动态特性研究两个方面。西方发达国家在精密机床方面已有较为成熟的技术研究成果。综上所述，国内外静压导轨研究涵盖了多个 领域，包括导轨的动静特性分析、导轨本体及其支撑系统的研究。理论研究比较详细，研究领域较广，有一定的研究成果，已在真正的静液压导轨上应用和测试。 1数控机床液体静压导轨结构形式选取
1.1明确静压导轨结构特点
根据导轨结构的不同，静态液压导轨一般可以划分为开放式静态液压导轨和完全封闭式静态液压传动导轨。根据机床供油的实际情况，分为自动恒压供油静态液压导轨和手动定态液压供油静态液压导轨，分别可以称为恒压导轨和定压静态液压供油导轨。机床滚动导轨按各种机械摩擦运动特性和机械结构运动形式，又可分为轴向滚动机械导轨和径向滑动机械导轨[1]。静压导轨也是属于双向滑动静压导轨的一种类型。开式静力液压运动导轨，只能进行水平倾斜放置或横向倾斜一个较小的旋转角度。
表1 不同形式液体静压导轨的特点
婴童车静压导轨形式 | 特点 | 应用 |
闭式静压导轨 | （1）运动精度高 （2）调整和加工工作相对复杂 （3）承受倾覆力矩的性能好igbt散热 | 偏载引起的倾覆力矩较大的机床和机械设备 |
开式静压导轨 | （1）结构简单（2）倾覆力矩的性能较差 | 尼龙包胶线 用于载荷比较均匀 |
| 压铸机料筒的设计 卸荷静压导轨 | （1）床身和工作台两侧导轨直接接触 | 适用于要求导轨的接触刚度大 |
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通过以上实例对比实验分析结果可知，精密数控机床机械静压传动导轨的基本结构形式应为全封闭式静态液压导轨，以保证机床导轨的高运动精度，满足动态性能要求，但其结构相对复杂，会给加工和装配调整带来一定的困难，与开式静电液压导轨结构相比，闭式静电液压导轨整体结构更复杂，加工难度更大。导轨零件的常规加工方法主要是磨削和手工磨削。一般来说，精密零件的磨削要求磨床的运动精度和进给分辨率，比零件的形状位置精度和尺寸精度高一个数量级，零件的装夹精度必须准确。因为是数控机床所以使用了精密研磨[2]。控制导轨零件的形状、位置和尺寸精度的切割方法需要更多的加工成本。手工研磨是一种较为古老的加工方法，加工精度主要靠研磨技师的经验来保证，相比而言，手工研磨的加工效率和成品率均较低。
1.2匹配机床导轨驱动单元热流道模具
37iii目前，用于液体静态油压导轨传动进给轨道运动的动力实现，主要设备有滚珠传动丝杆、静态液压传动丝杆和同轴直线传动电机齿轮驱动等。滚珠丝杆在一定技术程度上已经可以完全满足安装精度上的要求，但其中的安装精度是个技术难点，同时由于滚珠的快速跳动、丝杆本身的弯曲，以及滚珠螺母的滑动预紧稳定程度等非线性运动因素，均可能会直
接影响滚珠导轨的安装精度。为提高精度、减小滚珠跳动等非线性因素的影响，气体静压丝杆和液体静压丝杆慢慢发展起来了，但仍无法满足精密机床的要求。与前两者驱动方式相比，直线电机的速度、加速度和刚度等均比丝杆要高，只产生直线运动而无扭矩等的产生，并且结构简单，安装方便，在定位方面，配合光栅测量实现位置闭环反馈，可高精度定位。液体静态油压导轨在恒定的油层压力下石油供气输油时，对静态液压供气导轨油层薄膜上，位于表面受力区域的表层压力负载进行定量积分，所得就是静态液压供油导轨的表层承载力理论仿真计算数据。通过利用传统压力经典计算公式进行计算，可得出导轨承载力值的理论仿真数据[3]。再通过不同成型油膜工件厚度时导轨承载力的不同计算所得结果，用不同传统力学理论中的公式近似地进行计算，可得出不同成型油膜工件厚度下，采用矩形成型油膜导轨的承载刚度。
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