一种精密校直直线导轨的装置的制作方法

本实用新型属于导轨安装技术领域，具体地说，涉及一种精密校直直线导轨的装置。

背景技术：

每个轴的直线导轨在机床上采用成组的形式安装在直线导轨的安装面上，直线导轨的安装精度主要取决于安装直线导轨的直线度和两个直线导轨的平行度；两个直线导轨安装方式不正确，直线导轨在工作中将产生阻滞，影响传动精度和定位精度。因此，对于要求高速和高精密传动的数控机床，直线导轨的安装尤为重要。其中，高速和高精密传动的数控机床对直线导轨的装配要求为：直线导轨的直线度和两个直线导轨的平行度均控制在0.005mm以内。

目前直线导轨的安装方式：1.将直线导轨放置在导轨安装面上，用螺栓将直线导轨固定在导轨安装面上；2.在每个直线导轨上螺栓孔的位置处用直线导轨压块将直线导轨顶到直线导轨侧向定位面上，使之直线导轨与直线导轨侧向定位面完全覆贴；3.再将直线导轨上螺栓按规定的扭矩，并按顺序将直线导轨拧紧。这种安装方式主要缺陷是：直线导轨的定位面的精度用机床加工是无法得到，因此加工的直线度、平行度误差直接复印到直线导轨上，也就是说直线导轨的安装精度取决于导轨安装面的加工精度，机床母机由于自身存在着误差，在对导轨安装面加工时通过被加工导轨安装面的精度而显示出来，进而在直线导轨安装过程中将导轨安装面的加工误差复印到直线导轨安装精度上；因此，很难制造出来高速和高精密传动的数控机床。

为了能够得到高安装精度的直线导轨，也就是将直线导轨的直线度和二导轨的平行度均控制在0.005mm以内，中国专利号为201120096749.2的中国专利，其公开了一种直线导轨安装定位机构，包括直线导轨、位于导轨上的导轨螺钉以及导轨一侧定位槽中的定位楔块，其结构特点是：位于导轨另一侧且在底座安装基面与相对应的导轨安装基面构成的间隙中充填有定位胶体。该方案代替了传统的直线导轨安装定位技术及构造，该技术在数控内圆端面磨床生产中应用，解决了加工底座安装基面过程中对工艺装备精度的要求。但是该方案对定位胶体的要求比较高，且需要多频次的定时更换，长期保持性不高，增加了安装成本以及人力成本；另外，在安装时，需要将定位胶于室温下固化约24小时后，再进行安装定位楔块，大大增加了安装和校直时间，安装校直效率不高，使用起来存在诸多不便。

又如中国专利号为201710736738.8的中国专利，其公开了一种高精度导轨直线度的校准结构及其方法，包括底座、大理石平行尺、导轨、滑块、楔块、顶紧块、调节螺丝和固定螺丝，大理石平行尺安装于底座的一侧，底座设置有安装槽及与安装槽连接的调节槽，导轨通过固定螺丝锁紧于安装槽内，导轨紧贴于安装槽的侧壁，滑块滑动设置于导轨，滑块的顶部安放有用于校准导轨直线度的千分表，楔块和顶紧块均安装于调节槽内，顶紧块的一端面顶抵于导轨，顶紧块的另一端面顶抵于楔块的一端面，楔块另一端面紧贴于调节槽的侧壁。该校准结构对加工工件的靠边面要求不高，导轨直线度可以用数据表示，适用于精度要求高的机床。但是在进行对应点位置的直线导轨进行调整时，需要通过调整调节螺丝的松紧程度使得顶紧块上升或下降，如果调节螺丝过松，就会导致调整的精度变低，不能保证直线导轨各个位置点能够得到有效的校直调整，难以达到校直的目的，可靠性不高，而且导轨紧贴于所述安装槽的侧壁，这就导致调整的范围不能过大，不能确保直线导轨各个位置点能够有足够的空间进行调整，对螺纹孔的位置加工精度要求也很高，增加了加工成本；另外，每个轴的直线导轨在机床上采用成组的安装形式，而该方案没有对两个直线导轨的平行度进行控制，因此，解决的还不够彻底。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有技术存在的精度长期保持性不高、可靠性不高以及由于调节螺丝过松而导致的校直调整精度不高和校直调整有效性低的问题，本实用新型提供一种精密校直直线导轨的装置，解决了直线导轨安装精度下降、各轴在运动中阻滞增大以及运动不通畅的问题；提高了机床各运转轴精度的长期保持性，满足了高速和高精度传动的数控机床的需求，提高了工作可靠性，能够充分发挥机床在快速运行下高精度和响应快等优点。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种精密校直直线导轨的装置，包括底座、直线导轨和多个导轨校直器；所述的底座的上表面设有导轨平台；所述的导轨平台具有导轨安装面、与导轨安装面垂直连接的导轨侧向面；所述的直线导轨固定在导轨安装面上；所述的多个导轨校直器布置在直线导轨外侧的导轨安装面上，并沿直线导轨的长度方向连成一排；所述的导轨校直器包括偏心调节器和具有定位面的顶块；所述的偏心调节器用于驱动顶块水平位移，使顶块的定位面压紧或松开直线导轨的外侧面；所述直线导轨的内侧面与导轨侧向面之间具有间隙。

优选地，偏心调节器为偏心轴螺栓，其包括头部段和螺杆段，头部段和螺杆段的轴线具有偏心距；所述的顶块设有中心孔；所述偏心轴螺栓穿入顶块的中心孔，头部段与中心孔相配合，螺杆段拧入导轨安装面上的螺纹孔中。

优选地，直线导轨与导轨侧向面之间留有2～2.6mm的间隙。

优选地，导轨平台为两个，分别位于底座相对的两侧；所述的两个导轨平台之间设置有大理石平尺。

优选地，大理石平尺的两端各通过一个等高垫进行支撑，并保持水平。

优选地，大理石平尺与导轨平台相对的两侧为检测面；所述的检测面与导轨侧向面平行。

优选地，偏心轴螺栓的头部段具有四角沉头孔或六角沉头孔。

优选地，直线导轨上设置有滑块；所述的滑块上通过磁性表架安装有千分表。

一种精密校直直线导轨装置的使用方法，其步骤为：

一、校直前准备：以导轨侧向面的前后两端为基点，用千分表对大理石平尺的两端位置进行校准，使得大理石平尺的检测面与导轨侧向面基本保持平行；

二、校直过程：

a.将直线导轨放置在导轨安装面上，用螺栓将直线导轨预紧固定，保证直线导轨与导轨侧向面之间的间隙约在2mm；

b.直线导轨上设置有滑块；滑块上通过磁性表架安装有千分表；使千分表的测量端头接触大理石平尺的检测面，并压紧；以校正的大理石平尺为基准，移动滑块，直线导轨在各点位置上的直线度误差通过千分表上的数值差反映出来；

c.直线导轨各点位置的数值差通过直导线轨校直器进行校直，根据各点位置上千分表显示的数值，通过拧转偏心轴螺栓，调节顶块的定位面压紧直线导轨的松紧程度，使得滑块在直线导轨上各点位置时，千分表上指针始终始终对准同一刻度；再将固定直线导轨的预紧螺栓完全拧紧。

一种直线导轨的安装定位装置的使用方法，其特征在于：所述的导轨平台为两个，分别设置在底座相对的两侧，所述的大理石平尺的两个检测面平行，以上述的大理石平尺为基准，重复步骤a～c精确校直另一侧的直线导轨。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用的一种特殊的导轨校直器，通过偏心轴螺栓与顶块通过相互的巧妙配合，能够实现对直线导轨各点位置的调整，其中，偏心轴螺栓上的螺杆段穿过顶块后，通过底座上的螺纹孔与底座连接，头部段位于顶块上的中心孔的内部，旋转偏心轴螺栓，即可实现顶块的横向位移，而且，在调整过程中，能够保证偏心轴螺栓处于拧紧的状态，然后在旋转角度不超过180度的情况下，实现最大范围的调整，机床主轴在工作过程中，机床产生的振动是导致轴精度的长期保持性降低的主要原因，振动传递到直线导轨上时，会引起校直装置发动微小的振动，如果采用传统的的楔块和顶紧的校直配合结构通过调整调节螺丝的松紧程度进行调整的方案，调整调节螺丝过松进而导致校直装置发动较大的振动，产生的位移偏差也较大；相比现有技术采用的楔块和顶紧的校直配合结构通过调整调节螺丝的松紧程度进行调整的方案，本实用新型提供的导轨校直器能够有效的避免了由于调节螺丝过松而导致的校直调整精度不高和校直调整有效性低的发生，在校直调整过程中，螺杆段与螺纹孔的配合松紧程度几乎不变，能够提供顶块很大的支持力，提高了校直调整精度和校直调整的有效性；解决了直线导轨安装精度下降、各轴在运动中阻滞增大，运动不通畅的问题，满足了高速和高精度传动的数控机床的需求，在校直调整过程中，控制偏心轴螺栓的螺杆段和头部段的偏移方向与直线导轨侧面的角度在90度附近，就会大大提高机床各运转轴精度的长期保持性；

(2)本实用新型通过直线导轨与导轨侧向面间隙控制在2mm以上，能够避免了直线导轨的定位面的精度由于加工误差而直接复印到直线导轨上的发生，并且提供了充足的校直调整空间，结合导轨校直器，根据直线导轨上各点位置在千分表显示出来的偏差，拧转偏心轴螺栓，进而对直线导轨各点位置进行校直，调整范围广，结构巧妙，可靠性高；

(3)由于每个轴的直线导轨在机床上采用成组的安装形式，直线导轨的安装精度主要取决于安装直线导轨的直线度、两个直线导轨的平行度，而本实用新型所采用的大理石平尺的相对两侧为检测面，与导轨侧向面平行，在进行另一侧直线导轨的校直调整时，同样采用同一个基准，在提高了直线导轨的安装直线度的同时，也提高了两个直线导轨的安装平行度；很好的解决了直线导轨安装精度下降、各轴在运动中阻滞增大，运动不通畅的问题，提高了机床各运转轴精度长期保持性，满足了高速、高精度的数控机床的需求；

(4)本实用新型在校直过程时，以大理石平尺为统一基准，直线导轨上的每点检测数据通过千分表显示出来，再由直线导轨校直器对每点的精调整，从而使两个直线导轨的直线度、平行度均在0.005mm以内，最终解决了直线导轨高精度安装难的问题。

附图说明

图1为本实用新型精密校直直线导轨装置的俯视图；

图2为本实用新型精密校直直线导轨装置图1中A-A的剖视图；

图3为本实用新型中导轨校直器的结构示意图；

图4为本实用新型中导轨校直器的俯视图；

图5为本实用新型中导轨校直器的仰视图；

图6为本实用新型中一种导轨校直器的分布示意图。

图中：1、底座；101、导轨安装面；102、导轨侧向面；2、直线导轨；3、滑块；4、导轨校直器；401、偏心轴螺栓；402、顶块；5、等高垫；6、大理石平尺；7、千分表；8、磁性表架。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1～5所示，本实施例的一种精密校直直线导轨的装置，主要包括底座1、直线导轨2、多个导轨校直器4、大理石平尺6、千分表7和磁性表架8。其中，底座1作为基础部件，承载其它零部件，其上设有导轨平台；所述的导轨平台具有导轨安装面101、与导轨安装面101相垂直的导轨侧向面102；所述的直线导轨2固定在导轨安装面101上；所述的直线导轨2上设置有滑块3；所述的滑块3上通过磁性表架8安装有千分表7；所述的多个导轨校直器4布置在直线导轨2外侧的导轨安装面101上，并沿直线导轨2的长度方向连成一排；所述的导轨校直器4包括偏心调节器和具有定位面的顶块402；所述的偏心调节器用于驱动顶块402水平位移，使顶块402的定位面压紧或松开直线导轨2的外侧面；所述直线导轨2的内侧面与导轨侧向面102之间具有间隙；与现有的前直线导轨2的侧面与导轨侧向面102贴紧连接的安装方式相比，能够避免导轨侧向面102的加工误差复印到直线导轨2安装精度上，并且能够通过偏心调节器带动驱动顶块402产生水平位移，对直线导轨2进行校直调整。

如图3～5所示，所述的偏心调节器为偏心轴螺栓401，其包括头部段和螺杆段，头部段和螺杆段的轴线具有偏心距；所述的头部段具有四角沉头孔或六角沉头孔；以方便工作人员使用工具拧转偏心轴螺栓401；所述的顶块402设有中心孔；所述偏心轴螺栓401穿入顶块402的中心孔，头部段与中心孔相配合，螺杆段拧入导轨安装面101上的螺纹孔中。通过偏心轴螺栓401与顶块402通过相互的巧妙配合，能够实现对直线导轨2各点位置的调整，其中，偏心轴螺栓401上的螺杆段穿过顶块402后，通过底座1上的螺纹孔与底座1连接，头部段位于顶块402上的中心孔的内部，旋转偏心轴螺栓401，即可实现顶块402的横向位移，而且，在调整过程中，能够保证偏心轴螺栓401处于拧紧的状态，然后在旋转角度不超过180度的情况下，实现最大范围的调整，机床主轴在工作过程中，机床产生的振动是导致轴精度的长期保持性降低的主要原因，振动传递到直线导轨2上时，会引起校直装置发动微小的振动，如果采用传统的的楔块和顶紧的校直配合结构通过调整调节螺丝的松紧程度进行调整的方案，调整调节螺丝过松进而导致校直装置发动较大的振动，产生的位移偏差也较大；相比现有技术采用的楔块和顶紧块的校直配合结构通过调整调节螺丝的松紧程度进行调整的方案，本实施例公开的导轨校直器4能够有效的避免了由于调节螺丝过松而导致的校直调整精度不高和校直调整有效性低的发生，在校直调整过程中，螺杆段与螺纹孔的配合松紧程度几乎不变，能够提供顶块402很大的支持力，提高了校直调整精度和校直调整的有效性；提高了安装直线导轨2的直线度，满足了高速和高精度传动的数控机床的需求，在校直调整过程中，控制偏心轴螺栓401的螺杆段和头部段的偏移方向与直线导轨2侧面的角度在90度附近，就会大大提高机床各运转轴精度的长期保持性。

所述的直线导轨2与导轨侧向面102之间留有2～2.6mm的间隙；能够避免了直线导轨2的定位面的精度由于加工误差而直接复印到直线导轨上的发生，并且提供了充足的校直调整空间，但也不能过大，现有结构设计预留空间有限，如果过大需要要求对现有结构进行大范围的设计更改，增加了不必要成本；结合导轨校直器4，根据直线导轨2上各点位置在千分表显示出来的偏差，拧转偏心轴螺栓401，进而对直线导轨2各点位置进行校直，调整范围广，结构巧妙，可靠性高。

所述的导轨平台为两个，分别位于底座1相对的两侧；两个导轨平台之间设有凹槽，所述的大理石平尺6位于凹槽底部；所述的大理石平尺6与导轨平台相对的两侧为检测面；所述的检测面与导轨侧向面102平行；所述的大理石平尺6的两端各通过一个等高垫5进行支撑，并保持水平；使大理石平尺6处于一个合适的高度，在进行测量时，大理石平尺6的测量面与千分表7的接触端有良好的接触，降低测量误差。

由于机床上每个轴的直线导轨2在机床上采用成组的安装形式，直线导轨2的安装精度主要取决于安装直线导轨2的直线度、两个直线导轨2的平行度，而本实用新型所采用的大理石平尺6的相对两侧为检测面，与导轨侧向面102平行，在进行另一侧直线导轨2的校直调整时，同样采用同一个基准，在提高了直线导轨2的安装直线度的同时，也提高了两个直线导轨2的安装平行度，很好的解决了直线导轨2安装精度下降、各轴在运动中阻滞增大，运动不通畅的问题，提高了机床各运转轴精度长期保持性，满足了高速、高精度的数控机床的需求。采用上述的安装方式后，安装完成后，经检测，两个直线导轨2的直线度、平行度分别均在0.005mm以内；机床在经过750个小时满载荷的高强度的不间断的工作后，其主轴的加工精度的变化始终保持在7％以内，始终满足高精度机床的加工要求；其中，直线导轨2的直线度和平行度均保持在0.005mm以内，依然满足了高速和高精度的数控机床的使用需求；相比现有技术，机床各运动轴精度长期保持性提高了36％，提高了工作可靠性。

下面是对单个直线导轨2的直线度以及两个直线导轨2的平行度进行校直的具体操作说明。

一种精密校直直线导轨装置的使用方法，其步骤为：

一、校直前准备：以导轨侧向面102的前后两端为基点，用千分表7对大理石平尺6的两端位置进行校准，以导轨侧向面102的前后两端为基点，通过磁性表架8将千分表7安装在导轨侧向面102的前端上，使千分表7的测量端头与大理石平尺6的检测面接触，记录千分表7的数值s1，再将千分表7安装在导轨侧向面102的后端上，使千分表7的测量端头与大理石平尺6的检测面接触，根据记录千分表7的数值，调整大理石平尺6，使千分表7的数值与数值s1保持一致，大理石平尺6的检测面与导轨侧向面102基本保持平行。

二、校直过程：a.将直线导轨2放置在导轨安装面101上，用螺栓将直线导轨2预紧固定，保证直线导轨2与导轨侧向面102之间的间隙约在2～2.6mm，提供了充足的校直调整空间，但也不能过大，现有结构设计预留空间有限，如果过大需要要求对现有结构进行大范围的设计更改，增加了不必要成本。

b.使千分表7的测量端头接触大理石平尺6的检测面，并压紧；以校正的大理石平尺6为基准，移动滑块3，直线导轨2在各点位置上的直线度误差通过千分表7上的数值差反映出来。

c.直线导轨2各点位置的数值差通过直导线轨校直器4进行校直，根据各点位置上千分表7显示的数值，通过拧转偏心轴螺栓401，调节顶块402的定位面压紧直线导轨2的松紧程度，使得滑块3在直线导轨2上各点位置时，千分表7上指针始终始终对准同一刻度；再用规定的扭矩按顺序将固定直线导轨2的预紧螺栓完全拧紧。

d.以上述的大理石平尺6为基准，重复步骤a～c精确校直另一侧的直线导轨2。

由此可见，本实施例精密校直直线导轨装置的使用方法，可方便快捷的将直线导轨进行精准的安装，操作简单。

此外，在进行安装和校直调整过程中，根据各点位置上千分表7显示的数值，通过拧转偏心轴螺栓401，使顶块402上定位面的与直线导轨2的侧面的接触程度顶调紧或调松，进而将直线导轨2上该位置的数值差精调在同一数值范围内；然后，对直线导轨2下一位置处的安装误差进行校准，由于两个导轨校直器4的相互干扰以及直线导轨2内部应力的作用，上一位置处可能会再次产生误差，因此，返回直线导轨2上一位置处，拧转偏心轴螺栓401使顶块402上的定位面远离直线导轨2的方向运动继续拧转偏心轴螺栓401直至顶块402上的定位面再次直线导轨2且直线导轨2上该位置出的数值差精调在同一数值范围内，以此类推，完成直线导轨2上该位置出的安装误差校直。

实施例2

现有技术中，直线导轨2的安装精度主要是通过增加导轨校直点的手段来提高的，但是这样会导致生产加工成本比较高，安装和校直调整过程中比较繁琐，需要将对每一个导轨校直点的校直装置进行调整，大大增加了安装和校直调整时间，效率比较低，而且，过多的校直装置会相互干扰，调整有效性较低，极大地增加了时间成本；但是，校直装置如果布置密度过小，随着直线导轨2的满载荷的工作，机床主轴在工作过程中，产生的振动会传递到直线导轨2上时，引起校直装置发动振动破坏，轴精度的长期保持性难以保证，可靠性较低；因此，为了既能保证直线导轨2的安装精度，保证轴精度的长期保持性，提高可靠性，又能降低安装校直的时间，提高安装效率，成为了一个急需解决的问题；而我们经过大量实验发现，校直装置如果不均匀布置，能起到意想不到的效果，机床主轴在工作过程中，产生的振动是导致轴精度的长期保持性降低的主要原因，振动传递到直线导轨2上时，会引起校直装置发动振动，其中，由于中段位置存在比较集中残余应力的原因，相同的振动程度，直线导轨2的中段位置产生的振动破坏最大，中段位置需要布置较多的校直装置才能满足使用需求，而在安装时，如果直线导轨2中段位置安装精度校直比较好的情况下，两端只需布置较少的校直装置，就能够保证安装精度。基于此，本实施例提出了一种导轨校直器4的创新型的布置方式，如图6所示，所述的导轨校直器4为多个，以设置在直线导轨2中间位置的导轨校直器4为起点，沿着直线导轨2两端的长度方向不均匀对称布置；其中，从直线导轨2的中间向两端，两个相邻的导轨校直器4的间距分别为d0、d1、d2......dn-1、dn，它们组成的数列为以公差为2mm的等差递增数列，与导轨校直器4中点位置最近的两个相邻的导轨校直器4的间距d0为10mm，他们的关系满足：dn＝10+2n。

现有一实验机床，其主轴上的直线导轨2采用本实施所述的安装方式，安装完成后，经检测，两个直线导轨2的直线度、平行度分别为在0.003mm和0.002mm；大大提高了直线导轨2的安装精度；在经过连续750个小时满载荷的强度试验后，对该机床主轴上的直线导轨2的直线度和平行度检测，发现两个直线导轨2的直线度、平行度分别为在0.004mm和0.005mm，直线导轨2的安装精度依然满足了高速和高精度的数控机床的使用需求，保证了机床各运动轴精度长期保持性，而且安装校直时间从原来的5个小时左右减少到3个小时，大大减少了安装时间。

本领域的普通技术人员应当了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本实用新型内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。