一种滚滑复合导轨及其制造方法

专利名称：一种滚滑复合导轨及其制造方法
技术领域：
本发明涉及导轨技术领域，尤其涉及一种滚滑复合导轨及其制造方法。
技术背景
随着中国经济的高速发展，特别是高速铁路、大型风电设备、国产大飞机项目、航空航天设备以及汽车制造业和工程机械的高速发展，对能实现高速大扭矩切削的数控落地铣镗加工中心的需求日益加大。
导轨作为数控落地铣镗加工中心的重要部件，其良好的定位和变形补偿能力对机床的刚度、精度和精度保持性有很大的影响，是保证机床加工精度的最重要因素之一。现代数控落地镗铣床的滑枕导轨形式主要包括滑动导轨、滚动导轨、静压导轨和复合导轨等4 种1.滑动导轨接触面较宽，且多采用镶条导轨或者贴塑导轨，其抗振性、刚性好，承载能力高，但运动灵敏度较低，其加工工艺实现形式也基本采用刮研工序，对定位主轴箱的结构形式有所限制；2.滚动导轨多采用滚珠型或者线性型直线导轨，其摩擦阻力小，动、静摩擦系数差别小，运动灵敏度高，低速不易出现“爬行”现象，运动平稳，但其接触应力大，抗振性、刚性较差，承载能力不高；3.静压导轨采用液体摩擦，油膜抗振性好，但其结构复杂，成本高，维修困难，较少应用。
以上导轨形式各有利弊，若单独采用滑动摩擦或者滚动摩擦都很难达到理想的加工工艺和精度要求，另外关于第4种复合导轨结构，国内外重点产品开发中已经开始广泛使用复合导轨，已有大量产品根据其结构需求将滚滑复合导轨应用于龙门或卧加滑枕、龙门立柱与动横梁等的导轨副中，并取得了较好的效果，其中专利CN201405199Y公开了一种用于数控龙门机床滑枕的复合导轨结构，其中应用到滑行滚针轴承为滚滑装置，用镶条块为调整装置，实现滑枕导轨的滚滑复合导向支撑，该技术方案有利于减小滑枕摩擦。但由于之前相关应用的复合导轨结构较复杂，且也对其制造工艺方法也无相关说明，故导致滚滑复合导轨在应用过程中常常遇到安装调整困难，工程应用中不易实现等问题。发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种滚滑复合导轨，兼具滚动导轨和滑动导轨的部分优点，解决了导轨的安装调整困难及加工工艺复杂问题，在工程应用中容易实现。本发明的另一个目的是提供一种上述滚滑复合导轨的制造方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的一种滚滑复合导轨，其中，包括滚滑定位复合导轨和滚动导向导轨，其中 所述滚滑定位复合导轨包括第一定位块、第二定位块、第一滚动体和第一定位挡板，所述第一滚动体通过螺钉依次与所述第二定位块、所述第一定位块固定连接，所述第一定位挡板固定在所述第二定位块的一端，所述第一定位块的向外一面为圆弧面；所述滚动导向导轨包括第三定位块、调整楔块、第二滚动体和第二定位挡板，所述第二滚动体通过螺钉依次与所述调整楔块、所述第三定位块固定连接，所述第二定位挡板固定在所述第三定位块的一端，所述第三定位块的向外一面为圆弧面。
进一步地，所述第一定位块为半圆柱形，所述第一定位块的半圆柱面朝外。
进一步地，所述第二定位块为一端开有U形槽的矩形块。
进一步地，所述第三定位块为矩形面处开有凹槽的半圆柱体，所述第三定位块的半圆柱面朝外，所述凹槽形状与所述调整楔块形状相配合。
进一步地，所述第一定位挡板和所述第二定位挡板均为矩形面处开有凹口的半圆柱块。
进一步地，所述第一定位挡板的矩形面处的凹口与所述第一滚动体的一端卡合。
进一步地，所述第二定位挡板的矩形面处的凹口分别与所述调整楔块的一端以及所述第二滚动体的一端卡合。
进一步地，所述第二定位块表面贴塑，且所述第二定位块开有U形槽的一侧的外表面铺设有导轨软带。
进一步地，所述第一定位挡板通过紧固螺钉和紧固销钉与所述第二定位块固接， 所述第二定位挡板通过紧固螺钉和紧固销钉与所述第三定位块固接。
本发明还公开了一种如上述任意一项所述的滚滑复合导轨的制造方法，其中，包括下列步骤在做主轴箱铸造木模时，先铸造出与第一定位挡板同宽的工艺凸台，后续机械加工先加工出导轨安装槽的整圆孔，再铣掉剩余的工艺凸台余量；第二定位块的加工流程包括机械加工、贴塑、刮研和大理石平尺校平，其中，在刮研软带表面时，刮研标准设为(8-10)点/25X25 (mmXmm)，并保证刮研面略低于该处循环滚动块滚子面0. 003mm-0. 005mm之间，并且刮研面略低于该处循环滚动块的滚子面。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于1)本发明提出的滚滑复合导轨结构结合滚动导轨和滑动导轨的优点，在保证了滑枕运动的导向精度及导轨承载能力的同时，又能合理有效地减小滑枕与传动机构之间的摩擦力，极大提升滑枕的运动灵敏度、刚性及抗振性；2)本发明提出的主轴箱凸台设计工艺方案，不仅保证导轨安装槽的形位公差要求，还能大大提高加工效率。


图1是本发明滚滑复合导轨及其制造方法的滚滑定位复合导轨的最佳实施例的结构爆炸图；图2是本发明滚滑复合导轨及其制造方法的滚动导向导轨的最佳实施例的结构爆炸图；图3是本发明滚滑复合导轨及其制造方法的滚滑复合导轨的总装效果图； 图4是本发明滚滑复合导轨及其制造方法的定位导向轨道安装槽示意图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
本发明滚滑复合导轨包括滚滑定位复合导轨1和滚动导向导轨2，其中如图1所示，滚滑定位复合导轨1包括第一定位块11、第二定位块12、第一滚动体13和第一定位挡板14，第一滚动体13通过螺钉依次与第二定位块12、第一定位块11固定连接， 第一定位挡板14固定在第二定位块12的一端，第一定位块11的向外一面为圆弧面。第一定位挡板14通过紧固螺钉15和紧固销钉16与第二定位块12固接。在本最佳实施例中，第一定位块11为半圆柱形，第一定位块11的半圆柱面朝外，第二定位块12为一端开有U形槽121的矩形块。第一定位挡板14为矩形面处开有凹口 141的半圆柱块，第一定位挡板14 的矩形面处的凹口 141与第一滚动体13的一端卡合。第二定位块12表面贴塑，且第二定位块12开有U形槽121的一侧的外表面铺设有导轨软带(未在图中标出)，导轨软带的作用是使得当滚滑定位复合导轨1在竖直方向上受力时，可以增大第二定位块12与第一滚动体 13之间的摩擦力，也就是说，滚滑定位复合导轨1通过安装的第一滚动体13和第二定位块 12的导轨软带构成滚滑复合结构，并通过此结构实现机床空载时滚动接触提高移动速度， 重载时滚滑复合接触增加主轴加工时的刚性和运动平稳性。
如图2所示，滚动导向导轨2包括第三定位块21、调整楔块22、第二滚动体23和第二定位挡板对，第二滚动体23通过螺钉依次与调整楔块22、第三定位块21固定连接，第二定位挡板M固定在第三定位块21的一端，第三定位块21的向外一面为圆弧面。在本最佳实施例中，第三定位块21为矩形面处开有凹槽211的半圆柱体，第三定位块21的半圆柱面朝外，凹槽211形状与调整楔块22形状相配合。第二定位挡板M为矩形面出开有凹口 241的半圆柱块，第二定位挡板M的矩形面处的凹口 241分别与调整楔块22的一端以及第二滚动体23的一端卡合，第二定位挡板M通过紧固螺钉25和紧固销钉沈与第三定位块 21固接。本发明的总装配效果图如图3所示，其中主轴上滑枕0的前部为滚滑定位复合导轨1的结构爆炸分解状态，后部为滑枕滚滑定位复合导轨1的正常装配效果。
正因为有了第一定位块11的半圆柱形设计，把原本面接触的导轨结合形式转换为线接触，并且由于半圆柱形状的对中调心功能，从而在设计和加工零件第一定位块11、第二定位块12、第三定位块21时只需控制平面度即可。第二定位块12的定位功能实现通过机械加工-贴塑-刮研-大理石平尺校平步骤来保证。
刮研导轨软带表面时，刮研标准推荐设为(8-10)点/25X25 (mmXmm),并保证刮研面略低于该处循环滚动块滚子面0. 003mm-0. 005mm之间(根据实际应用而定)。第二定位块12的设计把原本多用的“腔内刮研”转变为“腔外刮研”，这样大大方便了现场操作人员的作业，提高了效率。除此外，刮研面略低于该处循环滚动块滚子面的设计保证主轴空载时，只有循环滚动块滚子与镶钢导轨做滚动接触，导轨软带和镶钢导轨不接触，以提高空载时的相应速度，当主轴负载时，由于负载受力的原因，使循环滚动块的滚子发生微量应力变形，从而使导轨软带同时与镶钢导轨发生滑动接触，以提高主轴加工时的刚性及运动平稳性，消除“爬行现象”，以此确保该滚滑复合运动机构的效率和精度。
滚滑定位复合导轨1和滚动导向导轨2安装于主轴箱中，如图4所示，该主轴箱有加工好的定位导轨安装槽3和导向导轨安装槽4，安装完成后通过调整滚动导向导轨2中的调整楔块来达到导轨的准确贴合和预紧。主轴箱上安装滚滑定位复合导轨1和滚动导向导轨2的导轨安装槽是本发明精度保证的关键，在做主轴箱铸造木模时需要铸造出与第一定位挡板14同宽的工艺凸台5，在后续机械加工过程中，先加工出导轨安装槽3的整圆孔再铣掉剩余的工艺凸台余量。这种加工工艺形式不仅保证导轨安装槽3的圆柱度、轴线的垂直度，还能大大提高加工效率。主轴箱除半圆形导轨安装槽3安装的滚滑定位复合导轨 1和滑枕接触外，其余各面都不构成接触运动副，但本发明在设计主轴箱时对主轴箱下面设置为装配基准，这样的设计使得装配十分便利。
综上，本发明滚滑定位复合导轨及其制造方法结合滚动导轨和滑动导轨的优点， 在保证了滑枕运动的导向精度及导轨承载能力的同时，又能合理有效地减小滑枕与传动机构之间的摩擦力，极大提升滑枕的运动灵敏度、刚性及抗振性；不仅保证导轨安装槽的形位公差要求，还能大大提高加工效率。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种滚滑复合导轨，其特征在于，包括滚滑定位复合导轨和滚动导向导轨，其中所述滚滑定位复合导轨包括第一定位块、第二定位块、第一滚动体和第一定位挡板，所述第一滚动体通过螺钉依次与所述第二定位块、所述第一定位块固定连接，所述第一定位挡板固定在所述第二定位块的一端，所述第一定位块的向外一面为圆弧面；所述滚动导向导轨包括第三定位块、调整楔块、第二滚动体和第二定位挡板，所述第二滚动体通过螺钉依次与所述调整楔块、所述第三定位块固定连接，所述第二定位挡板固定在所述第三定位块的一端，所述第三定位块的向外一面为圆弧面。
2.如权利要求1所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第一定位块为半圆柱形，所述第一定位块的半圆柱面朝外。
3.如权利要求1所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第二定位块为一端开有U形槽的矩形块。
4.如权利要求1所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第三定位块为矩形面处开有凹槽的半圆柱体，所述第三定位块的半圆柱面朝外，所述凹槽形状与所述调整楔块形状相配合。
5.如权利要求1所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第一定位挡板和所述第二定位挡板均为矩形面处开有凹口的半圆柱块。
6.如权利要求5所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第一定位挡板的矩形面处的凹口与所述第一滚动体的一端卡合。
7.如权利要求5所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第二定位挡板的矩形面处的凹口分别与所述调整楔块的一端以及所述第二滚动体的一端卡合。
8.如权利要求3所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第二定位块表面贴塑，且所述第二定位块开有U形槽的一侧的外表面铺设有导轨软带。
9.如权利要求1所述的滚滑复合导轨，其特征在于，所述第一定位挡板通过紧固螺钉和紧固销钉与所述第二定位块固接，所述第二定位挡板通过紧固螺钉和紧固销钉与所述第三定位块固接。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的滚滑复合导轨的制造方法，其特征在于， 包括下列步骤在做主轴箱铸造木模时，先铸造出与第一定位挡板同宽的工艺凸台，后续机械加工先加工出导轨安装槽的整圆孔，再铣掉剩余的工艺凸台余量；第二定位块的加工流程包括机械加工、贴塑、刮研和大理石平尺校平，其中，在刮研软带表面时，刮研标准设为(8-10)点/25X25 (mmXmm)，并保证刮研面略低于该处循环滚动块滚子面0. 003mm-0. 005mm之间，并且刮研面略低于该处循环滚动块的滚子面。
全文摘要
本发明公开了一种滚滑复合导轨及部分制造方法，包括滚滑定位复合导轨和滚动导向导轨，滚滑定位复合导轨包括第一定位块、第二定位块、第一滚动体和第一定位挡板，第一滚动体依次与第二定位块、第一定位块固定连接，第一定位块的向外一面为圆弧面；滚动导向导轨包括第三定位块、调整楔块、第二滚动体和第二定位挡板，第二滚动体依次与调整楔块、第三定位块固定连接，第三定位块的向外一面为圆弧面。本发明提出的滚滑复合导轨结构结合滚动导轨和滑动导轨的优点，保证了滑枕运动的导向精度及导轨承载能力的同时，减小滑枕与传动机构之间的摩擦力，提升滑枕的运动灵敏度、刚性及抗振性；不仅保证导轨安装槽的形位公差要求，还能大大提高加工效率。
文档编号B23P15/00GK102528467SQ201210014940
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者唐传刚, 李利强, 李强 申请人:上海三一精机有限公司