專利名稱：一種直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌的制作方法
技術領域：
本發明屬于機床部件，具體涉及一種直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌。
背景技術：
傳統的數控機床導軌結構有V形平靜壓卸荷導軌和矩形卸荷靜壓導軌，均屬于開 式結構，壓力變化無反饋，承載剛性差，尤其是抗偏載性差，導軌運動的摩擦狀態不確定，摩 擦力不穩定；近年來開發有雙圓柱閉式靜壓和對稱矩形閉式靜壓導軌。雙圓柱閉式靜壓導 軌雖有反饋，但由于是雙圓柱結構，在同等體積尺寸下油腔的有效承載面積少，同時由于受 結構限制，承載油腔的數量少(一般為4個)，很難承受直線電機產生的巨大吸力。對稱矩 形閉式靜壓導軌盡管油腔數量較多，由于是對稱油腔結構，在承受導軌、磨頭自重和直線電 機吸力后導軌會產生大的偏移量，導軌偏移量大容易導致出現半液體摩擦，造成導軌的異 常磨損。同時現有的導軌驅動大部分采用伺服電機加滾珠絲杠結構，中間需經過兩個傳動 環節，誤差不可消除，使導軌的運用陷入瓶頸。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種摩擦小、精度高、剛度好的直 驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌。實現本發明目的采用的技術方案是直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌包括沿導軌 方向兩側對稱的上導軌和下導軌，所述上導軌和下導軌的同一側在水平方向采用凹凸結構 配合并至少形成包括上、下、側三個方向相接觸的三個接觸面，所述上導軌或下導軌的上、 下、側接觸面上沿導軌分別設有至少兩個或兩個以上的上油腔、下油腔和側油腔，并且該導 軌內沿導軌分別設有與上油腔、下油腔和側油腔相通的帶節流結構的外接壓力油系統的注 油管；所述上導軌和下導軌之間設有直線電機，直線電機的動子和定子分別固定在上軌道 和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。進一步的技術方案是所述上導軌和下導軌同一側的凹凸結構中，下導軌由下導軌座的一側、第一下導 軌板和第二下導軌板組成，第一下導軌板和第二下導軌板用螺釘固定在下導軌座的一側上 并形成凹部；上導軌由上導軌座的一側和上導軌板組成，上導軌板用螺釘固定在上導軌座 的一側上并形成凸部；所述上油腔的面積小于下油腔的面積；所述注油管上的節流結構采用毛細管節流器，與上油腔連通的毛細管節流器的長 度小于與下油腔連通的毛細管節流器的長度。節流結構也可以是通常小孔節流或縫隙節流 結構。本發明的有益效果本發明上、下導軌采用對稱的凹凸結構配合構成閉式靜壓導軌，具有較好的剛度； 而且導軌上、下油腔面積設計成上小、下大非對稱(非等面積)形式，導軌可以承載大的初始載荷仍保持上下平衡，磨擦系數小，驅動導軌的力小，加速度高；毛細管節流器的長短設 計成上短、下長，當外載荷與初始載荷不同油腔壓力發生變化時，節流器自動反饋，調節上 下油腔壓力，使導軌上下達到新的平衡；采用直線電機直接驅動導軌(零傳動)，導軌的響 應頻響特別快。上述結構使得本發明具有高精度、高剛度、高穩定性、高響應的優點，可以顯 著提高數控機床的加工性能。以下結合附圖對本發明做出進一步的說明。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明中上導軌上的油腔布置示意圖。圖3是本發明的另一種結構示意圖。
具體實施方案如圖1、圖2所示，直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，包括沿導軌方向兩側對稱的 上導軌和下導軌，上導軌為動導軌，下導軌為靜導軌；上導軌和下導軌的同一側在水平方向 采用凹凸結構配合并形成包括上、下、側三個方向相接觸的三個接觸面11、20、13，上導軌和 下導軌同一側的凹凸結構中，下導軌由下導軌座1的一側、第一下導軌板3和第二下導軌板 6組成，第一下導軌板3和第二下導軌板6用螺釘2、5固定在下導軌座1的一側上并形成 凹部；上導軌由上導軌座8的一側和上導軌板4組成，上導軌板4用螺釘18固定在上導軌 座8的一側上并形成與下導軌的凹部配合的凸部；上導軌座8的一個側面與下導軌的第二 下導軌板6的一個側面形成間隙配合的側接觸面13，上導軌的上導軌板4與下導軌的第二 下導軌板6的上面形成間隙配合的上接觸面11，上導軌板4與下導軌的第一下導軌板3的 下面形成間隙配合的下接觸面20，上導軌上的三個接觸面11、20、13上沿導軌分別設有若 干獨立的上油腔10、下油腔19和側油腔12，該導軌內沿導軌分別設有若干與各上油腔10、 下油腔19和側油腔12相通的帶節流器9的外接壓力油系統的注油管7，其中上油腔10的 面積小于下油腔19的面積，注油管7上的節流器9采用毛細管節流器，而且與上油腔10連 通的毛細管節流器9的長度小于與下油腔19連通的毛細管節流器9的長度；上導軌和下導 軌之間設有直線電機，直線電機的動子15用螺釘14固定在上軌道的上導軌座8上，直線電 機的定子16用螺釘17固定在下軌道的下導軌座1上。本發明也可采用如圖3所示的結構，將注油管7設在下導軌(靜導軌)內，并與下 導軌的上、下、側接觸面11、20、13上的油腔10、19、12連通，可達到同樣的效果。工作原理本發明是將直線電機安裝在矩形靜壓導軌中心的一種新的機床導軌機 構。在動導軌的上下、左右側導軌面上共設計36個油腔，其中左、右側導軌面分布12個對 稱油腔；上、下導軌面分布24個油腔，此24個油腔的面積采用上小、下大的分布方式，用以 平衡直線電機吸力，導軌自重和磨頭重量對導軌產生的初始載荷。直線電機的動子與動導 軌連接，直線電機定子與靜導軌和床身相連。工作時，油泵按設計規定的壓力油通過毛細管 節流器注入矩形導軌各油腔。壓力油經過毛細管節流器節流后在動、靜導軌的左右側接觸 面形成平衡的靜壓力，上、下接觸面則在直線電機吸力產生后形成設計的初始載荷的靜壓 平衡。當磨削工件時，產生額外的外載或外載荷(與設計的初始載荷不同)發生變化時，各油腔壓力在節流器的節流作用下形成正反饋，當壓力油通過節流器節流后，流入導軌的各 油腔，壓力油把動導軌懸浮在靜導軌上，當外載荷變化時，載荷將對應方向的上下導軌之間 的接觸面間隙變窄，流出的壓力油減少，節流器的節流效應減弱，隨之流入此組油腔的壓力 升高，便形成一抵抗外載荷變化的抗力，從而使導軌回歸至原平衡位置，使導軌運動在全液 體摩擦狀態，所以摩擦阻力非常小。 本發明導軌的承載能力大，剛度高，空間尺寸小，穩定性好。采用直線電機直接驅 動(零傳動)，導軌的響應頻響特別快。導軌對(除直線運動方向外的)5個自由度進行了 約束。并穩定運行在液體摩擦狀態，動摩擦系數小于0. 005。
權利要求
一種直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，包括沿導軌方向兩側對稱的上導軌和下導軌，其特征是所述上導軌和下導軌的同一側在水平方向采用凹凸結構配合并至少形成包括上、下、側三個方向相接觸的三個接觸面，所述上導軌或下導軌的上、下、側接觸面上沿導軌分別設有至少兩個或兩個以上的上油腔、下油腔和側油腔，并且該導軌內沿導軌分別設有與上油腔、下油腔和側油腔相通的帶節流結構的外接壓力油系統的注油管；所述上導軌和下導軌之間設有直線電機，直線電機的動子和定子分別固定在上軌道和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。
2.根據權利要求1所述的直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，其特征是所述上導軌和下 導軌同一側的凹凸結構中，下導軌由下導軌座的一側、第一下導軌板和第二下導軌板組成， 第一下導軌板和第二下導軌板用螺釘固定在下導軌座的一側上并形成凹部；上導軌由上導 軌座的一側和上導軌板組成，上導軌板用螺釘固定在上導軌座的一側上并形成凸部。
3.根據權利要求1或2所述的直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，其特征是所述上油腔 的面積小于下油腔的面積。
4.根據權利要求3所述的直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，其特征是所述注油管上的 節流器采用毛細管節流器，與上油腔連通的毛細管節流器的長度小于與下油腔連通的毛細 管節流器的長度。
全文摘要
本發明公開了一種直驅式非對稱閉式矩形靜壓導軌，包括沿導軌方向兩側對稱的上導軌和下導軌，其特征是所述上導軌和下導軌的同一側在水平方向采用凹凸結構配合并至少形成包括上、下、側三個方向相接觸的三個接觸面，所述上導軌或下導軌的上、下、側接觸面上沿導軌分別設有上油腔、下油腔和側油腔，并且該導軌內沿導軌分別設有若干與上油腔、下油腔和側油腔相通的帶節流器的外接壓力油系統的注油管；所述上導軌和下導軌之間設有直線電機，直線電機的動子和定子分別固定在上軌道和下軌道上或固定在下軌道和上軌道上。上述結構使得本發明具有高精度、高剛度、高穩定性、高響應的優點，可以顯著提高數控機床的加工性能。
文檔編號B24B41/00GK101905443SQ201010228669
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者許世雄, 陳永富 申請人:湖南宇環同心數控機床有限公司