專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)床部件，具體涉及一種直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有V形平靜壓卸荷導(dǎo)軌和矩形卸荷靜壓導(dǎo)軌，均屬于開(kāi) 式結(jié)構(gòu)，壓力變化無(wú)反饋，承載剛性差，尤其是抗偏載性差，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的摩擦狀態(tài)不確定，摩 擦力不穩(wěn)定；近年來(lái)開(kāi)發(fā)有雙圓柱閉式靜壓和對(duì)稱(chēng)矩形閉式靜壓導(dǎo)軌。雙圓柱閉式靜壓導(dǎo) 軌雖有反饋，但由于是雙圓柱結(jié)構(gòu)，在同等體積尺寸下油腔的有效承載面積少，同時(shí)由于受 結(jié)構(gòu)限制，承載油腔的數(shù)量少(一般為4個(gè))，很難承受直線(xiàn)電機(jī)產(chǎn)生的巨大吸力。對(duì)稱(chēng)矩 形閉式靜壓導(dǎo)軌盡管油腔數(shù)量較多，由于是對(duì)稱(chēng)油腔結(jié)構(gòu)，在承受導(dǎo)軌、磨頭自重和直線(xiàn)電 機(jī)吸力后導(dǎo)軌會(huì)產(chǎn)生大的偏移量，導(dǎo)軌偏移量大容易導(dǎo)致出現(xiàn)半液體摩擦，造成導(dǎo)軌的異 常磨損。同時(shí)現(xiàn)有的導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)大部分采用伺服電機(jī)加滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，中間需經(jīng)過(guò)兩個(gè)傳動(dòng) 環(huán)節(jié)，誤差不可消除，使導(dǎo)軌的運(yùn)用陷入瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種摩擦小、精度高、剛度好的直 驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌包括沿導(dǎo)軌 方向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌的同一側(cè)在水平方向采用凹凸結(jié)構(gòu) 配合并至少形成包括上、下、側(cè)三個(gè)方向相接觸的三個(gè)接觸面，所述上導(dǎo)軌或下導(dǎo)軌的上、 下、側(cè)接觸面上沿導(dǎo)軌分別設(shè)有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上的上油腔、下油腔和側(cè)油腔，并且該導(dǎo) 軌內(nèi)沿導(dǎo)軌分別設(shè)有與上油腔、下油腔和側(cè)油腔相通的帶節(jié)流結(jié)構(gòu)的外接壓力油系統(tǒng)的注 油管；所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌之間設(shè)有直線(xiàn)電機(jī)，直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子和定子分別固定在上軌道 和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌同一側(cè)的凹凸結(jié)構(gòu)中，下導(dǎo)軌由下導(dǎo)軌座的一側(cè)、第一下導(dǎo) 軌板和第二下導(dǎo)軌板組成，第一下導(dǎo)軌板和第二下導(dǎo)軌板用螺釘固定在下導(dǎo)軌座的一側(cè)上 并形成凹部；上導(dǎo)軌由上導(dǎo)軌座的一側(cè)和上導(dǎo)軌板組成，上導(dǎo)軌板用螺釘固定在上導(dǎo)軌座 的一側(cè)上并形成凸部；所述上油腔的面積小于下油腔的面積；所述注油管上的節(jié)流結(jié)構(gòu)采用毛細(xì)管節(jié)流器，與上油腔連通的毛細(xì)管節(jié)流器的長(zhǎng) 度小于與下油腔連通的毛細(xì)管節(jié)流器的長(zhǎng)度。節(jié)流結(jié)構(gòu)也可以是通常小孔節(jié)流或縫隙節(jié)流 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明上、下導(dǎo)軌采用對(duì)稱(chēng)的凹凸結(jié)構(gòu)配合構(gòu)成閉式靜壓導(dǎo)軌，具有較好的剛度； 而且導(dǎo)軌上、下油腔面積設(shè)計(jì)成上小、下大非對(duì)稱(chēng)(非等面積)形式，導(dǎo)軌可以承載大的初始載荷仍保持上下平衡，磨擦系數(shù)小，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌的力小，加速度高；毛細(xì)管節(jié)流器的長(zhǎng)短設(shè) 計(jì)成上短、下長(zhǎng)，當(dāng)外載荷與初始載荷不同油腔壓力發(fā)生變化時(shí)，節(jié)流器自動(dòng)反饋，調(diào)節(jié)上 下油腔壓力，使導(dǎo)軌上下達(dá)到新的平衡；采用直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌(零傳動(dòng))，導(dǎo)軌的響 應(yīng)頻響特別快。上述結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明具有高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、高響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，可以顯 著提高數(shù)控機(jī)床的加工性能。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中上導(dǎo)軌上的油腔布置示意圖。圖3是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方案如圖1、圖2所示，直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，包括沿導(dǎo)軌方向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的 上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，上導(dǎo)軌為動(dòng)導(dǎo)軌，下導(dǎo)軌為靜導(dǎo)軌；上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌的同一側(cè)在水平方向 采用凹凸結(jié)構(gòu)配合并形成包括上、下、側(cè)三個(gè)方向相接觸的三個(gè)接觸面11、20、13，上導(dǎo)軌和 下導(dǎo)軌同一側(cè)的凹凸結(jié)構(gòu)中，下導(dǎo)軌由下導(dǎo)軌座1的一側(cè)、第一下導(dǎo)軌板3和第二下導(dǎo)軌板 6組成，第一下導(dǎo)軌板3和第二下導(dǎo)軌板6用螺釘2、5固定在下導(dǎo)軌座1的一側(cè)上并形成 凹部；上導(dǎo)軌由上導(dǎo)軌座8的一側(cè)和上導(dǎo)軌板4組成，上導(dǎo)軌板4用螺釘18固定在上導(dǎo)軌 座8的一側(cè)上并形成與下導(dǎo)軌的凹部配合的凸部；上導(dǎo)軌座8的一個(gè)側(cè)面與下導(dǎo)軌的第二 下導(dǎo)軌板6的一個(gè)側(cè)面形成間隙配合的側(cè)接觸面13，上導(dǎo)軌的上導(dǎo)軌板4與下導(dǎo)軌的第二 下導(dǎo)軌板6的上面形成間隙配合的上接觸面11，上導(dǎo)軌板4與下導(dǎo)軌的第一下導(dǎo)軌板3的 下面形成間隙配合的下接觸面20，上導(dǎo)軌上的三個(gè)接觸面11、20、13上沿導(dǎo)軌分別設(shè)有若 干獨(dú)立的上油腔10、下油腔19和側(cè)油腔12，該導(dǎo)軌內(nèi)沿導(dǎo)軌分別設(shè)有若干與各上油腔10、 下油腔19和側(cè)油腔12相通的帶節(jié)流器9的外接壓力油系統(tǒng)的注油管7，其中上油腔10的 面積小于下油腔19的面積，注油管7上的節(jié)流器9采用毛細(xì)管節(jié)流器，而且與上油腔10連 通的毛細(xì)管節(jié)流器9的長(zhǎng)度小于與下油腔19連通的毛細(xì)管節(jié)流器9的長(zhǎng)度；上導(dǎo)軌和下導(dǎo) 軌之間設(shè)有直線(xiàn)電機(jī)，直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子15用螺釘14固定在上軌道的上導(dǎo)軌座8上，直線(xiàn)電 機(jī)的定子16用螺釘17固定在下軌道的下導(dǎo)軌座1上。本發(fā)明也可采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)，將注油管7設(shè)在下導(dǎo)軌(靜導(dǎo)軌)內(nèi)，并與下 導(dǎo)軌的上、下、側(cè)接觸面11、20、13上的油腔10、19、12連通，可達(dá)到同樣的效果。工作原理本發(fā)明是將直線(xiàn)電機(jī)安裝在矩形靜壓導(dǎo)軌中心的一種新的機(jī)床導(dǎo)軌機(jī) 構(gòu)。在動(dòng)導(dǎo)軌的上下、左右側(cè)導(dǎo)軌面上共設(shè)計(jì)36個(gè)油腔，其中左、右側(cè)導(dǎo)軌面分布12個(gè)對(duì) 稱(chēng)油腔；上、下導(dǎo)軌面分布24個(gè)油腔，此24個(gè)油腔的面積采用上小、下大的分布方式，用以 平衡直線(xiàn)電機(jī)吸力，導(dǎo)軌自重和磨頭重量對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的初始載荷。直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子與動(dòng)導(dǎo) 軌連接，直線(xiàn)電機(jī)定子與靜導(dǎo)軌和床身相連。工作時(shí)，油泵按設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力油通過(guò)毛細(xì)管 節(jié)流器注入矩形導(dǎo)軌各油腔。壓力油經(jīng)過(guò)毛細(xì)管節(jié)流器節(jié)流后在動(dòng)、靜導(dǎo)軌的左右側(cè)接觸 面形成平衡的靜壓力，上、下接觸面則在直線(xiàn)電機(jī)吸力產(chǎn)生后形成設(shè)計(jì)的初始載荷的靜壓 平衡。當(dāng)磨削工件時(shí)，產(chǎn)生額外的外載或外載荷(與設(shè)計(jì)的初始載荷不同)發(fā)生變化時(shí)，各油腔壓力在節(jié)流器的節(jié)流作用下形成正反饋，當(dāng)壓力油通過(guò)節(jié)流器節(jié)流后，流入導(dǎo)軌的各 油腔，壓力油把動(dòng)導(dǎo)軌懸浮在靜導(dǎo)軌上，當(dāng)外載荷變化時(shí)，載荷將對(duì)應(yīng)方向的上下導(dǎo)軌之間 的接觸面間隙變窄，流出的壓力油減少，節(jié)流器的節(jié)流效應(yīng)減弱，隨之流入此組油腔的壓力 升高，便形成一抵抗外載荷變化的抗力，從而使導(dǎo)軌回歸至原平衡位置，使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)在全液 體摩擦狀態(tài)，所以摩擦阻力非常小。 本發(fā)明導(dǎo)軌的承載能力大，剛度高，空間尺寸小，穩(wěn)定性好。采用直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū) 動(dòng)(零傳動(dòng))，導(dǎo)軌的響應(yīng)頻響特別快。導(dǎo)軌對(duì)(除直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向外的)5個(gè)自由度進(jìn)行了 約束。并穩(wěn)定運(yùn)行在液體摩擦狀態(tài)，動(dòng)摩擦系數(shù)小于0. 005。
權(quán)利要求
一種直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，包括沿導(dǎo)軌方向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，其特征是所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌的同一側(cè)在水平方向采用凹凸結(jié)構(gòu)配合并至少形成包括上、下、側(cè)三個(gè)方向相接觸的三個(gè)接觸面，所述上導(dǎo)軌或下導(dǎo)軌的上、下、側(cè)接觸面上沿導(dǎo)軌分別設(shè)有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上的上油腔、下油腔和側(cè)油腔，并且該導(dǎo)軌內(nèi)沿導(dǎo)軌分別設(shè)有與上油腔、下油腔和側(cè)油腔相通的帶節(jié)流結(jié)構(gòu)的外接壓力油系統(tǒng)的注油管；所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌之間設(shè)有直線(xiàn)電機(jī)，直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子和定子分別固定在上軌道和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述上導(dǎo)軌和下 導(dǎo)軌同一側(cè)的凹凸結(jié)構(gòu)中，下導(dǎo)軌由下導(dǎo)軌座的一側(cè)、第一下導(dǎo)軌板和第二下導(dǎo)軌板組成， 第一下導(dǎo)軌板和第二下導(dǎo)軌板用螺釘固定在下導(dǎo)軌座的一側(cè)上并形成凹部；上導(dǎo)軌由上導(dǎo) 軌座的一側(cè)和上導(dǎo)軌板組成，上導(dǎo)軌板用螺釘固定在上導(dǎo)軌座的一側(cè)上并形成凸部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述上油腔 的面積小于下油腔的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述注油管上的 節(jié)流器采用毛細(xì)管節(jié)流器，與上油腔連通的毛細(xì)管節(jié)流器的長(zhǎng)度小于與下油腔連通的毛細(xì) 管節(jié)流器的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種直驅(qū)式非對(duì)稱(chēng)閉式矩形靜壓導(dǎo)軌，包括沿導(dǎo)軌方向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，其特征是所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌的同一側(cè)在水平方向采用凹凸結(jié)構(gòu)配合并至少形成包括上、下、側(cè)三個(gè)方向相接觸的三個(gè)接觸面，所述上導(dǎo)軌或下導(dǎo)軌的上、下、側(cè)接觸面上沿導(dǎo)軌分別設(shè)有上油腔、下油腔和側(cè)油腔，并且該導(dǎo)軌內(nèi)沿導(dǎo)軌分別設(shè)有若干與上油腔、下油腔和側(cè)油腔相通的帶節(jié)流器的外接壓力油系統(tǒng)的注油管；所述上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌之間設(shè)有直線(xiàn)電機(jī)，直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子和定子分別固定在上軌道和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。上述結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明具有高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、高響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，可以顯著提高數(shù)控機(jī)床的加工性能。
文檔編號(hào)B24B41/00GK101905443SQ201010228669
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者許世雄, 陳永富 申請(qǐng)人:湖南宇環(huán)同心數(shù)控機(jī)床有限公司