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西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8详细使用

  导轨是进给伺服系统的重要环节之一,它对数控机床的刚度、精度与精度保持性有着重要影响。它的作用是导向、支承和承载。对导轨的基本要求有:① 一定的导向精度;② 良好的摩擦特性,即摩擦系数小(较高的灵敏度),动静摩擦系数之差小(低速平稳性好);③ 阻尼特性好(高速时不振动);④ 足够的刚度和强度;⑤ 良好的精度保持性。
  数控机床的导轨按导向的类型分类有:直线导轨,实现直线运动的导向、轴承和圆导轨,实现圆周运动和圆弧运动的导向。如图1所示。

                  图1 导轨类型
  若按导轨副的摩擦性质分类则有:滑动摩擦的塑料导轨、滚动摩擦的滚动导轨、液体摩擦的静压导轨。下面将进行详细的讨论。
1.贴塑导轨
  这是一种金属对塑料型式,属于滑动导轨,它是在一滑动面上贴有一层抗磨软带,导轨的另一滑动面为淬火磨削面 ,软带是以聚四氟乙烯为基材,添加合金粉和氧化物的高分子复合材料。其厚度有0.8mm,1.1mm,1.4mm,1.7mm,2mm,宽度有150mm,300mm等几种 聚四氟乙烯摩擦系数为0.04~0.06,*高滑动速度可达30m/min,刚度高、静动摩擦系数差值小、无爬行。目前用于数控化改造机床、重型数控机床。
  软带应粘贴在机床导轨副的短导轨面上(图5-26(b)),圆形导轨应粘贴在下导轨面上。粘贴时,将配套的D J胶粘剂A、B两组按分量1∶1混合均匀,用油灰刀分别涂在软带和导轨粘结面上,从一端向另一端缓慢挤压,然后用比压为0.05~0.1MPa的压力加压固化,温度15°以上。加压固化时间为24小时。与粘贴导轨配对的金属导轨硬度在HB160以上 ,表面粗糙度Ra=0.8 。

                图5-26(b) 贴塑导轨结构

2.滚动导轨
  滚动导轨是在导轨工作面之间安排滚动件,使两导轨面之间形成滚动摩擦。摩擦系数很小(0.0025~0.005),动、静摩擦系数相差很小,运动轻便灵活,所需功率小,精度好,无爬行。
图5-31所示为滚动支承块的结构,这是一种独立的标准部件,将它用螺钉固定在机床的运动部件上,当部件移动时,滚柱3在支承部件的导轨面与本体6之间滚动,同时又绕本体6循环滚动。滚柱3与运动部件的导轨面不接触,故该导轨面不需淬硬磨光。支承件导轨则一般是钢淬硬导轨,其材料通常是40Cr、GCr15、GCr15SiMn、HRc52~58、20CrMnTi、MRc56~62、38CrMoAlA、硬度为HV800~1000。支承导轨固定在床身或立柱的基体上。
  在此基础上,滚动支承块已发展成滚动导轨组件,图5-27是其结构示意图,它有四列滚珠,分别配置在导轨各个肩部,可以承受上下左右的载荷和颠覆力矩与侧向力。这一组件的导轨的长度有多种尺寸,以适应行程长的要求,导轨安装在支承部件上固定不动,作直线运动的支承块则安装在运动部件上,一条导轨上一般有两个支承块。

               图5-27 滚动导轨结构图
3.静压导轨
 
  静压导轨的滑动面之间开有油腔,将压力油通过节流器输入油腔,形成压力油膜,浮起运动部件,使导轨工作表面处于纯液体摩擦,不产生磨损,精度保持性好。同时摩擦系数也极低
(0.0005),使驱动功率大大降低;其运动不受速度和负载限制,低速无爬行,承载能力大,刚度好;油膜有吸振作用,抗震性好,导轨摩擦发热小,但其结构较复杂,要有供油系统,油的清洁度要求高。
  静压导轨按承载要求的不同,可分为开式和闭式两种。图5-28(a)为开式,当油泵2启动后,压力油ps经节流器调节至pr(油腔压力)进入导轨油腔,并通过导轨间隙向外流出回油箱8。油腔压力pr形成浮力将运动部件6浮起,形成一定的导轨间隙ho。当载荷增大时,运动部件下沉,导轨间隙减小,液阻增加,**减小,从而油经过节流器时的压力损失减小,油腔压力pr增大,直至与载荷W平衡时为止。开式静压导轨只能承受垂直方向的负载,承受颠覆力矩能力差。
  图5-28(b)为闭式静压导轨,它能承受较大的颠覆力矩,导轨刚度也较大。当运动部件6受到颠覆力矩M后,油腔3、4的间隙h3、h4增大,油腔1、6的间隙h1、h6减小。由于各相应的节流器的作用,使pr3、pr4减小,pr1、pr6增大,由此作用在运动部件上的力,形成一个与颠覆力矩方向相反的力矩,从而使运动部件保持平衡。而在承受载荷W 时,则油腔1、4间隙h1、h4减小,油腔3、6间隙h3、h6增大,由于各相应的节流器的作用,使pr1、pr4增大,pr3、pr6减小,由此形成的力向上,以平衡载荷W。

1.静压丝杠螺母副
  静压丝杠螺母副是在丝杠和螺母的螺纹之间供给压力油使之保持有一定厚度、一定刚度的静压油膜,使丝杠和螺母之间由边界摩擦变为液体摩擦。当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动,反之,螺母转动也可使丝杠直线移动。国内外在重型数控机床和精密机床的进给机构中广泛采用。静压丝杠螺母的特点是:
  摩擦系数很小,仅为0.0005,比滚珠丝杠(0.002~0.005)的摩擦损失还小,启动力矩很小
   ,传动灵敏,避免了爬行;
  油膜层可以吸振,**了运动的平稳性,由于油液不断流动,有利于散热和减少热变形,提
   高了机床的加工精度和表面光洁度;
  油膜层具有一定的刚度,大大减小了反向间隙,同时油膜层介于螺母与丝杠之间,对丝杠
   的误差有"均化"作用,即丝杠的传动误差比丝杠本身的制造误差还小;
  承载能力与供油压力成正比,与转速无关。
   静压丝杠螺母副有一套供油系统,而且对油的清洁度要求较高,如果在运行中供油突然中断,会造成不良后果。静压丝杠螺母副的工作原理如下:
  油膜在螺旋面的两侧,而且互不相通,如图1所示。压力油经节流器进入油腔,并从螺纹根部与端部流出。设供油压力为PH,经节流器后的压力为Pi(即油腔压力),当无外载时,螺纹两侧间隙h1=h2,从两侧油腔流出的**相等,两侧油腔中的压力也相等,即p1=p2。这时,丝杠螺纹处于螺母螺纹的中间平衡状态的位置。
  
              图1 静压丝杠螺母副的工作原理

  当丝杠或螺母受到轴向力F作用后,受压一侧的间隙减小,油腔压力p2增大。相反的一侧间隙增大,而压力p1下降。因而形成油膜压力差Δp=p2-p2,以平衡轴向力F。平衡条件近似地表示为
     F=(p1-p2)AnZ   
式中:A--单个油腔在丝杠轴线垂直面内的有效承载面积;
    n--每扣螺纹单侧油腔数;
    Z--螺母的有效扣数。
  油腔压力差力图平衡轴向力F,使间隙差减小并保持不变,这种调节作用总是自动进行的。

2.静压蜗杆蜗条副
  大型数控机床不宜采用丝杠传动,特长的丝杠制造困难,且容易弯曲下垂,影响传动精度;同时轴向刚度与扭转刚度也难**。如加大丝杠直径,因转动惯量增加,伺服系统的动态特性不易保证,因此不能采用丝杠传动,而用静压蜗杆蜗条副。
  静压蜗杆蜗条的工作原理与静压丝杠螺母副相同,蜗条实质上相当于长螺母的一部分,蜗杆相当于一根短丝杠。这种传动机构,压力油必须从蜗杆进入静压油腔,而蜗杆是旋转的且与蜗条的接触区只有120°左右,压力油只能进入接触区,所以重要的问题是解决蜗杆的配油问题。
  静压蜗杆蜗条原理如图2所示。油腔g设置在蜗条齿的两则,其张角为γ,压力油Ps经配油盘4的油孔a、b、c进入油槽d,然后经蜗杆3的轴向长孔e、节流孔f进入压力油腔g,再经蜗条与蜗杆牙侧的缝隙流回油箱。配油盘4由件5锁住,以防转动。蜗杆周向均匀钻有四个轴向深孔e,压力油顺序通过e1、e2、e3、e4连续地向油腔供油,不在啮合区内不供油。为了保证油腔的供油不中断,两个轴向孔内缘之间的张角α也小于配油槽d 外端的张角β。而配油槽的张角β又应小于蜗条油腔外端的张角γ,这样才得以保证将脱离的孔先切断油源,再离开油腔。我国目前用得*多的为双蜗杆单面作用式,分别在蜗杆1的左侧和蜗杆3的右侧通油,调节两蜗杆的轴向相对位置,就可以调节其间隙。

              图2 静压蜗杆蜗条原理


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