液体静压导轨(PPT-44).ppt

第四节床身和精密导轨部件,超精密机床的总体布局床身和导轨的材料导轨的结构形式滚动导轨液体静压导轨气浮导轨和气体静压导轨,超精密机床得总体布局,主轴箱位置固定，刀架装在十字形滑板上T形布局R-布局立式结构布局（用于大型工件）,主轴箱位置固定，刀架装在十字形滑板上,特点：十字形滑板构成Z、X双向工作台优点：主轴箱位置不动，电机可置于单独地基上缺点导轨直线度要求很高，下滑板运动误差影响上滑板；双频激光干涉仪使用不便,十字滑块结构,T形布局,特点电机与主轴通过柔性联轴节联结，或内装式同轴电机；Z向运动由主轴箱完成，X向运动由刀架完成；Z、X向导轨都做在床身上，为基本同高度的T形；优点：提高导轨制造和运动精度测量系统可安装在床身上,T形布局示意图,主轴为横向滑台(X轴),刀架装在纵向滑台(Z轴)两滑台的相互影响小纵、横两移动轴的垂直度可以通过装配调整保证，生产成本较低为当前金刚石车床的主流布局,R-布局,特点：刀架在回转工作台上；刀座转角和半径可改变优点：可加工非球曲面缺点：结构复杂；加工调整计算与习惯不一致,R-布局非球曲面加工机床,1.电机2.工件轴3.夹具4.刀具5.刀具座6.旋转工作台7.气垫罩,立式结构布局,用于大型工件龙门结构，滑板在横梁上作X向运动，刀架在滑板上作Z向上下运动；X向运动精度影响Z向运动精度；,床身和导轨的材料,优质耐磨铸铁花岗石人造花岗石,优质耐磨铸铁,加工工艺性好耐磨热膨胀系数小振动衰减强,花岗石,硬度高稳定性好耐磨振动衰减强不生锈不易加工易吸湿变形,人造花岗石,可铸造吸湿性低振动衰减能力更强,床身和导轨的材料性能比较,导轨,作用：支承和引导运动部件按给定方向作往复直线运动。基本组成运动件承导件,铸铁HT200、HT300、高磷铸铁等表面淬火、镀铬、涂钼等钢碳素钢(40、T8A)、合金钢(20Cr、40Cr)渗碳、高频淬火等；镶装导轨有色金属黄铜、锡青铜、超硬铝、铸铝工程塑料聚四氟乙烯、聚酰胺等涂层、软带、复合导轨板导轨热处理后，需时效。不同材料匹配使用铸铁-淬火钢、铸铁-塑料、钢-青铜等,导轨常用材料,导轨的基本要求和基本类型,要求:导向精度高刚度大耐磨运动灵活和平稳基本类型燕尾形平面V-平面,导轨的结构形式,V-平导轨双V形导轨压力油润滑导轨导轨偶合面的结构形式,双V形导轨,导向精度高、承载能力大、精度保持性好；对温度变化较敏感。,双V形导轨,优点：同时起导向和支撑作用导向精度高磨损均匀载荷中心偏离中央仍能保持良好的导向性；缺点：属于过定位，加工精度要求很高，加工工艺性差；当床身与工作台热变形量不同时，很难保证良好接触；,双V形导轨,V-平导轨,缺点：V导轨和平面导轨磨损不一致，工作台下降不均匀，磨损后不能自动调整间隙；载荷中心偏向平导轨时，导轨的导向精度下降,优点：导轨磨损后可自动补偿保持间隙和润滑对温度变化的不敏感性，工艺性好,V-平导轨结构形式,矩形导轨,承载能力和刚度较大，结构简单。,燕尾导轨,结构紧凑、调整间隙方便。形状复杂、摩擦力大，运动灵活性差。,压力油润滑导轨,非液体或气体静压导轨时，用压力油润滑提高导轨的直线运动精度、减小摩擦,动压导轨,动压导轨与动压轴承一样，是靠导轨之间的相对运动产生的压力油膜将运动件浮起，把两个导轨面隔离，形成纯液体摩檫。工作原理与动压轴承相同，形成导轨面间压力油膜的条件是：两导轨面之间应有锲形间隙和一定的相对速度，此外还需要有一定粘度的润滑油流进锲形间隙,精密导轨形式,滚动导轨液体静压导轨气浮导轨空气静压导轨等,滚动导轨,直线滚动导轨选择轴承长度时，根据工件所需行程决定再循环滚柱/滚珠滚动组件,再循环滚动组件,行程不受轴承长度限制承载力较大精度较高滚柱/珠难以达到直径完全相同，要适合精密和超精密机床使用的精度很困难,再循环滚动组件,再循环滚动组件的导轨截面形状,矩形导轨截面，各方向受力大小相等梯形截面能承受较大垂直载荷，而其它方向较低，但有较强的基准安装误差的调节能力,再循环滚动组件的特殊设计,再循环滚柱滚动组件,4列滚珠设计，所有负载方向都为两点接触（不同于四点接触，由于哥特式断面形状，在侧向力作用下，产生差动滑动），摩擦极大减小，凹圆弧形滚珠滚道大大提高承载能力约为:0.0020.003,液体静压导轨,特点:刚性好;承载能力大;直线运动精度高;运动平稳;无爬行分类平面型液体静压导轨双圆柱型液体静压导轨,气体静压导轨,两坐标负压吸浮式气垫导轨,静压导轨分类,按结构形式分：开式、闭式开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。闭式导轨在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。,液体静压导轨,开式静压导轨结构简单，但承受倾覆力矩的能力较差。,液体静压导轨,闭式静压导轨,气浮导轨和气体静压导轨,特点直线运动精度很高运动很平稳无爬行发热小刚度较低,分类气浮导轨空气静压导轨,气浮导轨,特点：用平导轨，其底平面和两侧导轨面都有压缩空气，使运动部件浮起优点：承载能力大直线运动精度高无爬行缺点：压缩空气压力需高度稳定,1.床身2.运动件,空气静压导轨,特点运动导轨面上下左右都在压缩空气约束下;运动精度可达到0.10.05m/100mm；气压46大气压，过高易产生震荡；上下面积设计成不等，相差空气浮力抵消移动部件重量，使移动部件处于中间位置，提高刚性；特点：刚度较小(目前500N/m)，直线运动精度高，无温升、无