一种利用气液两相环状流效应的恒压硬轨系统的制作方法

本发明涉及一种导轨结构，具体的说是一种利用气液两相环状流效应的恒压硬轨系统，属于机床导轨结构技术领域。

背景技术：

金属切削机床所采用的导轨主要有滚动导轨、硬轨、贴塑导轨、静压和卸荷导轨这几种，每种导轨都有各自缺点与优点：

1、硬轨，硬轨指金属与金属接触，进行滑动摩擦的导轨，这种导轨结构简单，负荷能力大，稳定性好，但金属与金属接触润滑效果不好，摩擦力大，导致移动速度慢，磨损快，易产生爬行现象；

2、滚动导轨，这种导轨结构属于点面接触，移动速度快、无爬行现象，但载重能力差，稳定性不足；

3.贴塑导轨，即贴塑面与金属面接触滑动，这种导轨贴塑面自润滑效果好，摩擦力较小，但贴塑程序较复杂，贴塑工艺涉及到胶水、粘合剂等化学物质，有害人体健康，且贴塑面也容易磨损，磨损后大修对技艺要求较高；

4、静压导轨和卸荷导轨，此类导轨通过气压或液压全部卸去或部分卸去工作台的重量，这类导轨移动速度快，定位精度高，但结构复杂，造价昂贵，且对气压和液压的要求较高。此外由于其摩擦系数极低，导致其抗外界干扰能力差，在外界微小的干扰下就会造成滑动台震动，影响加工质量。

目前，一般性的硬轨结构由于润滑效果差、爬行现象等问题，特别在缸体缸盖加工领域，已不被人们使用，更多的采用滚动导轨、贴塑导轨、静压导轨和卸荷导轨，但同时也需承担上述的各类导轨的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种利用气液两相环状流效应的恒压硬轨系统，其结构简单、润滑效果好、移动速度快、且节约能源，能有效解决普通硬轨工作效率低、润滑油消耗量大、耐用性差等问题，降低了设备使用成本，能同时适用于重载切削与精密加工中。

按照本发明提供的技术方案，一种利用气液两相环状流效应的恒压硬轨系统包括滑动台、底座、气源、气体分路器、润滑油站和分油器，其特征是：底座上端设有左右两个导轨，滑动台下端面滑动连接在底座的两个导轨上，滑动台面向两个导轨端面设有润滑槽；滑动台与两个导轨连接处侧面分别设有一个挡板结构，挡板结构限制滑动台在两个导轨上前后水平移动；滑动台下端左右两个挡板结构中的一个内侧设有塞板，塞板紧压挡板结构中的导轨；滑动台上表面左右两部分别设有一组进油口组，每组进油口组包括多个呈一直线等距分布的进油口；滑动台左右两侧分别设有一组进出气口组，每组进出气口组包括一个进气口和一个出气口；滑动台左右两侧的每组进出气口组的进气口和出气口之间通过设置在滑动台上的气路通道连通润滑槽，每组进出气口组对应的该侧进油口组的四个进油口通过油路通道与该侧润滑槽连通；气源通过气体前处理机构连接气体分路器，气体分路器通过两个气管分别连接滑动台左右两侧的进气口，滑动台左右两侧的出气口通过管路分别连接一个气体后处理机构；润滑油站通过油管连接分油器，分油器通过各个分油管分别连接滑动台上的各个进油口。

进一步的，滑动台与导轨接触端面的表面粗糙度为ra1.6~ra3.2，同时在25mm×25mm范围内研点数大于10个。

进一步的，挡板结构包括内挡板和外挡板，内挡板和外挡板分别位于导轨的内外侧，滑动台和挡板结构一体成型。

进一步的，气路通道包括主气道和分气道，主气道进气端连接进气口，主气道出气端连接倾斜设置的分气道进气端，分气道出气端连接润滑槽，主气道的直径大于分气道的直径。

进一步的，润滑槽包括多个半圆段，多个半圆段首尾相连并相切连接成一体。

进一步的，气体前处理机构包括过滤器、减压阀、两位两通电磁阀和干燥器，过滤器进气端连接气源，过滤器出气端连接减压阀进气端，减压阀出气端通过气管连接两位两通电磁阀进气端，两位两通电磁阀的出气端通过气管连接干燥器进气端，干燥器出气端连接气体分路器进气端。

进一步的，气体后处理机构包括溢流阀、调速阀和消声器，溢流阀进气端连接滑动台出气端，溢流阀出气端通过气管连接调速阀进气端，调速阀出气端通过气管连接消声器。

进一步的，挡板结构下端通过螺栓连接压板，压板将导轨与滑动台压紧。

进一步的，塞板下端设有将塞板压紧的塞板压板，塞板压板通过螺栓连接在挡板结构上。

进一步的，润滑油站和分油器之间的油管上设有滤油器。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明结构简单、紧凑、合理，采用硬轨与硬轨接触，配合油气润滑，制造成本低，保持了硬轨的刚性和负载能力，提高了硬轨了润滑效果；通过进气与排气结构的合理设置，保证了所需的一定压力和流量的气流，与一定压力的润滑油形成气液两相中的环流状态，既润滑油包裹着气体的状态，可有效提高润滑效果，并且降低50%左右的润滑油消耗；消除硬轨常见的爬行现象，有效提高导轨的定位精度与重复定位精度；压缩空气的压力与流速能够调整，保证了最利于润滑的气液两相的最佳状态；本发明能够减少80%左右的摩擦力，降低50%左右的润滑油使用量。

附图说明

图1为本发明主视图。

图2为本发明俯视图。

图3为图1中b-b剖视图。

图4为本发明的油气路结构图。

图5为图1中a处放大图。

附图标记说明：1-滑动台、2-底座、3-压板、4-塞板、5-塞板压板、6-气源、7-过滤器、8-减压阀、9-两位两通电磁阀、10-干燥器、11-气体分路器、12-溢流阀、13-调速阀、14-消声器、15-润滑油站、16-滤油器、17-分油器、18-导轨、19-内挡板、20-外挡板、21-进油口、22-进气口、23-出气口、24-润滑槽、25-油路通道、26-主气道、27-分气道。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1~5所示，本发明主要包括滑动台1、底座2、气源6、气体分路器11、润滑油站15和分油器17。

底座2上端设有左右两个导轨18，滑动台1下端面滑动连接在底座2的两个导轨18上。滑动台1面向两个导轨18端面设有润滑槽24。

所述滑动台1与导轨18接触端面的表面粗糙度为ra1.6~ra3.2，同时在25mm×25mm范围内研点数大于10个。滑动台1的这种表面形貌更有助于油气混合油膜的形成。

滑动台1与两个导轨18连接处侧面分别设有一个挡板结构，挡板结构限制滑动台1在两个导轨18上前后水平移动。挡板结构下端通过螺栓连接压板3，压板3将导轨18与滑动台1压紧。

所述挡板结构包括内挡板19和外挡板20，内挡板和外挡板分别位于导轨18的内外侧，通过挡板结构来限制滑动台1在两个导轨18上前后水平移动。所述滑动台1和挡板结构一体成型。

所述滑动台1下端左右两个挡板结构中的一个内侧设有塞板4，塞板4紧压挡板结构中的导轨18，塞板4的设置用于调节导轨18和挡板结构之间的间隙。

所述塞板4下端设有将塞板4压紧的塞板压板5，塞板压板5通过螺栓连接在挡板结构上。

滑动台1上表面左右两部分别设有一组进油口组，每组进油口组包括多个呈一直线等距分布的进油口21。

滑动台1左右两侧分别设有一组进出气口组，每组进出气口组包括一个进气口22和一个出气口23。

滑动台1左右两侧的每组进出气口组的进气口22和出气口23之间通过设置在滑动台1上气路通道连通润滑槽24，每组进出气口组对应的该侧进油口组的四个进油口21通过油路通道25与该侧润滑槽24连通。

所述气路通道包括主气道26和分气道27，主气道26进气端连接进气口22，主气道26出气端连接倾斜设置的分气道27进气端，分气道27出气端连接润滑槽24。主气道26的直径大于分气道27的直径，气道孔径变化提高了压缩空气流速，使压缩空气以较高的流速进入润滑槽24中，在槽内与均匀打入的润滑油形成气液环状流的形态，

所述润滑槽24包括多个半圆段，多个半圆段首尾相连并相切连接成一体。润滑槽24这种结构有助于减小压降，利于流动，并且产生均匀的离心力保证气液两相油膜的产生。

气源6通过气体前处理机构连接气体分路器11，气体分路器11通过两个气管分别连接滑动台1左右两侧的进气口22，滑动台1左右两侧的出气口通过管路分别连接一个气体后处理机构。气源6产生的气体通过气体前处理机构进行前处理进入气体分路器11中，然后按照一定比例分流进入滑动台1左右两部的进气口22中。

所述气体前处理机构包括过滤器7、减压阀8、两位两通电磁阀9和干燥器10，过滤器7进气端连接气源6，过滤器7出气端连接减压阀8进气端，减压阀8出气端通过气管连接两位两通电磁阀9进气端，两位两通电磁阀9的出气端通过气管连接干燥器10进气端，干燥器10出气端连接气体分路器11进气端。

所述气体后处理机构包括溢流阀12、调速阀13和消声器14，溢流阀12进气端连接滑动台1出气端，溢流阀12出气端通过气管连接调速阀13进气端，调速阀13出气端通过气管连接消声器14。溢流阀12起到润滑槽内气体保压作用，调速阀13控制气体流出速度，保证润滑槽内的气体以一定流速流动，保证气液环状流的稳定性。

润滑油站15通过油管连接分油器17，分油器17通过各个分油管分别连接滑动台1上的各个进油口21。所述润滑油站15和分油器17之间的油管上设有滤油器16，滤油器16能够对润滑油进行过滤。润滑油站15产生的润滑油经滤油器16进入分油器17，然后按比例进入滑动台1上的各个进油口21。

本发明的工作原理是：在工作时，气源产生的气体经过气体前处理机构处理后进入气体分路器分流，分流形成两路气体分别进入滑动台左右两部的进气口。经过进气口进入气路通道，然后进入润滑槽中。同时，润滑油从润滑油站流出，经过分油器分流后进入各个进油口中，然后通过油路通道进入润滑槽中与气体发生混合，油气在滑动台的润滑槽内充分混合后，气体经气体后处理机构处理后排入大气。在进气通道中，气道孔径变化提高了压缩空气流速，使压缩空气以较高的流速进入润滑槽中，在槽内与均匀打入的润滑油形成气液环状流的形态。

本发明结构简单、紧凑、合理，采用硬轨与硬轨接触，配合油气润滑，制造成本低，保持了硬轨的刚性和负载能力，提高了硬轨了润滑效果；通过进气与排气结构的合理设置，保证了所需的一定压力和流量的气流，与一定压力的润滑油形成气液两相中的环流状态，既润滑油包裹着气体的状态，可有效提高润滑效果，并且降低50%左右的润滑油消耗；消除硬轨常见的爬行现象，有效提高导轨的定位精度与重复定位精度；压缩空气的压力与流速能够调整，保证了最利于润滑的气液两相的最佳状态；本发明能够减少80%左右的摩擦力，降低50%左右的润滑油使用量。