带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身。

背景技术：

机床在机械加工行业中不断发展，现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成和高智能方向发展，为保证机床加工机械零件的精度，人们不断改进机床本身结构以及其上的部件结构。

机床误差是指在机床运动空间内由制造、安装、运动控制不精确和刀具、床身以及热变形等其它因素综合引起的初始位置误差与运动误差，当机床上的滑轨连续高强度工作或者使用时间增长后，滑块会与滑轨之间出现间隙不一，机床滑动时会出现左右晃动，不仅影响机床工作时的导向精度，同时，由于滑块和滑轨之间位置的偏移而出现配合偏差，使得滑块和滑轨之间相互抵紧，造成滑块和滑轨的磨损更为严重，因此通过调节滑轨与滑块之间的间隙可解决机床滑动时出现左右晃动的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身，以解决导轨和滑块之间间隙不一而导致机床加工精度差、磨损严重的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身，包括导轨和滑动连接于导轨上的滑块，导轨和滑块之间存在间隙，导轨和滑块之间的间隙内设有调节机构；调节机构包括立架、转轴、凸轮和驱动件，立架固定连接在滑块底部端面，转轴转动连接在立架上，转轴的数量至少为两根，转轴分布在导轨的两侧；驱动件固定连接在转轴上，驱动件的一侧侧壁与导轨侧壁相抵、另一侧侧壁与滑块内壁存在间隙；凸轮固定连接在转轴上，凸轮的远端可与导轨的侧壁相抵。

本发明的原理是：导轨和滑块通过凸台和滑槽的惯用配合方式滑动连接，本申请中，导轨和滑块之间存在有可设置调节机构的间隙，通过调节机构对导轨和滑块之间的间隙进行调节，从而实现自动补偿的功能，其调节原理具体如下，由于驱动件的一侧侧壁与导轨侧壁相抵、另一侧侧壁与滑块内壁存在间隙，当滑块沿着导轨滑动时，滑块带动立架和转轴一起移动，使固定连接在转轴上的驱动件一起移动，此时驱动件在导轨侧壁的摩擦力作用下发生转动，从而带动转轴转动，转轴转动时带动固定连接的凸轮转动，由于凸轮的远端可与导轨的侧壁相抵，当滑块与导轨之间的间隙出现偏差时，即滑块和导轨侧壁之间的间隙出现不均等的情况时，凸轮转动过程中，凸轮的远端就会作用在导轨的侧壁，由于导轨是固定的，因此凸轮会受到导轨的反作用力，凸轮将该反作用力经转轴和立架传递给滑块，使将滑块被推动到与导轨正常配合的位置；由于导轨两侧均设有凸轮，无论滑块向导轨的任意一个侧壁偏离，导轨对应侧壁处的凸轮就会最终将滑块推动到与导轨正常配合的位置，从而实现导轨和滑块之间间隙的自动补偿，保证正常状态下导轨与滑块的间隙。

采用上述方案的优点是：

1.能够实现自动补偿：相比于现有技术中滑轨和导轨之间容易出现偏差的情况，本申请中将导轨和滑块之间设置间隙，并在间隙中设置调节机构，在滑块沿导轨滑动过程中，无论滑块偏离向导轨的任何一侧，调节机构中的凸轮都会将滑块推动到滑块与导轨正常配合的位置，从而实现滑块和导轨之间间隙的自动补偿，减少因滑块和导轨之间间隙改变而使得导轨两侧侧壁磨损不均的情况，保证机床的加工精度。

2.结构稳定且简单：由于驱动件是位于导轨侧壁和滑块内壁之间，当滑块相对于导轨相对滑动时，驱动件在受到摩擦力作用下发生转动，驱动件虽然是因为受到导轨和滑块的摩擦作用才发生转动的，但是驱动件对导轨具有支撑作用，使导轨和滑块具有更好的配合运动，由于驱动件的存在，提高了滑块在滑轨上滑动时的稳定性。

3.具有自清洁功能：由于驱动件转动过程中是不断与导轨的侧壁接触，驱动件可以将导轨侧壁的杂质进行清理，使导轨和滑块之间的间隙更加清洁，从而减少导轨和滑块之间的间隙中因杂质堆积而使滑块滑动不畅的情况发生。

进一步，同一转轴上的凸轮数量至少为两个。

相比于一根转轴上仅有一个凸轮，一个凸轮对滑块的推动点仅一个，且凸轮每次推动导轨的位置单一，使得导轨侧壁和凸轮远端磨损比较严重。本方案中，同一转轴上的凸轮数量至少为两个，使得导轨能被多个凸轮推动，减少导轨侧壁单一位置的磨损，有利于延长凸轮和导轨的使用寿命。

进一步，同一转轴上凸轮交错设置。

由于转轴转动时只有在凸轮远端与导轨侧壁相抵时，凸轮才会最终对滑块的位置进行推动，而当凸轮远端转动到未与导轨侧壁接触的时候，凸轮对滑块是没有推动作用的，因此在凸轮远端未与导轨侧壁接触时，即使在加工中凸轮的转动速度较快，但滑块和导轨之间仍然可能出现短时间的位置偏移。本方案中，由于同一转轴上凸轮的数量至少为两个，且凸轮交错设置，就使得各个凸轮能在不同时段分别推动滑块而实现自动补偿的功能，减少滑块和导轨之间出现位置偏移概率，使滑块和导轨之间能够保持正常的间隙。

进一步，驱动件位于转轴中部，凸轮均匀分布于驱动件的两端。

驱动件在受到摩擦力作用而转动时，驱动件位于转轴的中部，驱动件可以将受到导轨侧壁的摩擦力快速传递到转轴上，使转轴上驱动件两端的凸轮均匀受力；凸轮均匀分布于驱动件的两端，使每个凸轮受到的作用力均相等，从而使导轨与凸轮相接触的位置受到的磨损程度相当，保证每个凸轮推动滑块的距离是相等的，避免因导轨或者凸轮磨损程度不同而造成误差。

进一步，驱动件包括圆柱状的气囊，气囊与转轴同轴设置。

相比于使用金属材质的驱动件，金属材质驱动件与滑块和导轨之间在摩擦力较大时磨损较严重，使用寿命受到影响，且金属材质的驱动件质量较大，转动惯量大，能量浪费严重。本方案中，驱动件包括圆柱状的气囊，气囊与转轴同轴设置，由于气囊具有高弹性、高摩擦系数和高耐磨性，使得气囊在使用时寿命更长，且在滑块和导轨相对运动时能快速响应，气囊的高弹性使得气囊具有一定的缓冲功能，对导轨能起到一定的保护作用。

进一步，导轨和滑块之间设有支撑件。

相比于仅仅将立架设置于导轨和滑块之间，立架虽然能够起到支撑作用，但是导轨和滑块在高速来回滑动过程中，立架容易磨损而使导轨和滑块之间的配合精度降低，从而影响到机床的加工精度。本方案中，在导轨和滑块之间设有支撑件，支撑件用于支撑滑块，便于更换，同时能减少立架的磨损，保证整个结构的配合精度，使机床的加工精度得到保证。

进一步，支撑件包括滚珠，滚珠转动连接在立架底端。

相比于将支撑件设置为滑槽和凸台的配合结构，虽然凸台和滑槽之间具有较好的配合度，但是凸台和滑槽的配合精度高，加工成本大，且滑槽和凸台之间的磨损比较大。本方案中，支撑件包括滚珠，且滚珠是转动连接在立架的底端，滚珠不仅能够承重，同时在滑块和导轨相对运动时，滚珠是滚动摩擦，其摩擦力比滑动摩擦力小很多，因此滚珠的磨损会小很多，使用会寿命更长。

进一步，导轨上端开有与滚珠适配的导向槽。

在导轨上端开设有与滚珠适配的导向槽，使滑块沿导轨滑动过程中，滚珠都是位于导向槽内，导向槽不仅为滚珠起到导向的作用，同时由于导向槽与滚珠配合部位为弧形面，滚珠在受到滑块的作用力时，会自动落入到导向槽的底端，导向槽对滚珠具有一定的限位作用，从而使滑块不易与导轨产生偏移，使机床的加工质量更加稳定。

进一步，滚珠外表面、凸轮外缘、导轨的侧壁和导向槽的内壁均设有淬火层。

由于滚珠与导向槽之间存在相对摩擦，凸轮外缘和导轨的侧壁之间存在相对摩擦，因此在对应的接触面上设置淬火层，以增强对应接触面的耐磨性能，提高对应部件的使用寿命。

进一步，气囊外壁呈波纹状，波纹的纹路沿气囊的轴向设置。

将气囊的外壁呈波纹状，使气囊外壁形状更加稳固，防止气囊在与滑块或导轨接触时轻易变形而影响转轴旋转，造成凸轮转动受影响而使自动补偿效果减小；波纹的纹路沿气囊的轴向设置，使气囊与导轨的侧壁接触时有更大的接触面积，从而使气囊能更加迅速地受力而产生转动。

附图说明

图1为本发明的带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身实施例一沿滑块中部纵向剖视图。

图2为本发明的带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身实施例二沿滑块中部纵向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：导轨1、滑块2、立架3、转轴4、凸轮5、套筒6、气囊7、万向滚珠8、导向槽9、塑料棒10、帆布11。

实施例一

实施例一基本如图1所示，带有自补偿式导轨间隙调节结构的平床身，包括导轨1和滑动连接于导轨1上的滑块2，导轨1和滑块2的具体连接方式为：导轨1整体呈倒t型，其两个侧壁均向外倾斜，滑块2的底端开有凹槽，凹槽的内壁与导轨1的两个侧壁相适配。

如图1所示，导轨1的侧壁与滑块2的内壁、导轨1的顶面和滑块2凹槽的底部端面之间存在间隙，间隙内设有调节机构，调节机构包括立架3、转轴4、凸轮5和驱动件，立架3通过螺丝固定连接在滑块2凹槽的底部端面内，转轴4通过万向轴转动连接于立架3的底端，转轴4和立架3连接处通过螺丝固定连接有套筒6，设置套筒6可以使转轴4仅能沿自身中心轴转动而无法沿转轴4与立架3连接点转动。

转轴4的数量为两根，两根转轴4沿图1中导轨1的竖向中心线对称设置；驱动件固定连接在转轴4的中部，本实施例中，驱动件包括气囊7，气囊7呈圆柱状，气囊7通过粘接方式与转轴4同轴固定连接，气囊7的外壁的一侧与滑块2的内壁相抵、另一侧与导轨1的侧壁相抵，当滑块2和导轨1发生相对运动时，由于气囊7外壁与滑块2和导轨1之间均有相对运动的趋势，使气囊7受到摩擦力，气囊7将摩擦力传递给转轴4，从而使转轴4发生转动。为了使气囊7有良好抗变形能力，气囊7的侧面呈波纹状，同时，为了使气囊7与导轨1的侧壁能充分接触，波纹的纹路沿气囊7的轴向设置。

凸轮5通过平键与转轴4固定连接，凸轮5跟随转轴4转动过程中，凸轮5的远端刚好可以与导轨1的侧壁相接触，由于凸轮5能够在滑块2与导轨1相对运动时跟随转轴4一起转动，凸轮5每转动一周，凸轮5远端可与导轨1的侧壁接触一次，如果滑块2导轨1上滑动时，导轨1和滑块2之间的间隙出现偏差时，假如滑块2向导轨1的一侧偏移，则该侧转轴4上的凸轮5就会抵紧导轨1该侧的侧壁，导轨1对凸轮5有一个反向作用力，凸轮5将该反向作用力经转轴4和立架3传递给滑块2，使滑块2被推动到与导轨1正常配合的位置，从而实现导轨1和滑块2之间间隙的自动补偿，使导轨1和滑块2始终处于正常配合状态，最终使机床的加工精度得到保证。

如图1所示，同一根转轴4上设有两个凸轮5，两个凸轮5对称分布于气囊7的两端，且两个凸轮5错开设置，即当两个凸轮5中一个凸轮5的远端与导轨1的侧壁接触时，另一个凸轮5的远端距离导轨1侧壁的距离最大。设置两个凸轮5的目的是为了增加导轨1的侧壁可被凸轮5作用的接触点，避免仅仅依靠一个凸轮5对滑块2进行调节而使得凸轮5与导轨1的侧壁之间的磨损严重，设置两个凸轮5后，由于同一位置磨损降低，凸轮5和导轨1的使用寿命延长；而将两个凸轮5错开设置的目的是为了使对滑块2的调节更加平稳，由于每个凸轮5与导轨1的侧壁接触的时间有限，虽然在实际使用中，凸轮5的转速较快，凸轮5对滑块2的调节作用不会受到太大的影响，但是凸轮5在其外缘未能与导轨1的侧壁接触时，是无法实现对滑块2的调节的，滑块2与导轨1的位置准确度也会受到影响，因此凸轮5数量设置为两个，且将两个凸轮5错开设置，在其中一个凸轮5远端转动到与导轨1的侧壁距离最远时，另一个凸轮5可对滑块2进行调节，因此在转轴4转动的一个周期内，滑块2受到凸轮5的两次调节，结合转轴4的转动速度比较快，可使得滑块2能被平稳地调节。

为了便于滑块2能顺畅在导轨1上滑动，立架3的底端设有支撑件，本实施例中支撑件包括转动连接于立架3底端的万向滚珠8，同时，在导轨1的顶端设有与万向滚珠8配合的导向槽9，万向滚珠8在跟随滑块2滑动时，万向滚珠8与导向槽9之间为滚动摩擦，其摩擦力十分小，使得万向滚珠8以及导轨1的磨损减小，有利于保证滑块2和导轨1配合的精度，使加工精度得到保证。

同时，为了减少因为摩擦磨损对加工精度的影响，在凸轮5的外缘、导轨1的侧壁、导向槽9的内壁以及万向滚珠8的外表面均设有淬火层，使得相应摩擦面的耐磨性能增强，从而使各部件的使用寿命延长，同时减小磨损带来的误差，使加工精度得到保证。

具体实施过程如下：

当滑块2在导轨1上滑动时，滑块2带动立架3运动，立架3带动与之固定连接的转轴4平移，转轴4带动气囊7一起移动，由于气囊7与导轨1的侧壁相抵，导轨1侧壁与气囊7产生相对运动，气囊7在导轨1的摩擦力作用下绕转轴4转动，转轴4转动时带动凸轮5转动，使得凸轮5能够与导轨1的内壁相接触，转轴4每转动一周，可以使导轨1受到凸轮5两次作用。

如果滑块2与导轨1之间的间隙出现偏差时，导轨1会受到凸轮5的推力，由于导轨1是固定不动的，因此导轨1保持静止且导轨1会对凸轮5产生一个反向作用力，该反向作用力经转轴4和立架3的传递而作用于滑块2，使滑块2受力而被推动到滑块2与导轨1正常配合的位置，从而实现滑块2与导轨1之间间隙的自动补偿。

实施例二

实施例二基本如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于：驱动件为pom材质的塑料棒10，塑料棒10的外壁粘接有帆布11，由于pom材质的塑料棒10十分耐磨且不容易变形，能对滑块2度运动提供一定的支撑；帆布11具有较大的摩擦系数和较强的耐磨性，在滑块2与导轨1相对运动时，帆布11可以快速使转轴4转动，使机床的加工更加精确。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。