试议铣床滚动直线导轨副在龙门铣床数控改造中运用与安装

论文导读：
摘要：本文介绍了滚动直线导轨副的性能、特点，在龙门铣床数控改造中的应用；滚动直线导轨副对安装基面的精度要求，基面误差对线轨精度和使用寿命的影响；检测和提高安装基面精度的技术措施。
关键词：滚动线轨精度量仪优越性
1007-9416（2012）09-0063-02
随着现代化制造技术的不断发展，使得传统的制造业发生了巨大的变化，数控技术、机电一体化在生产中得到了更加广泛的应用。同时机械传动机构的定位精度、导向精度和进给速度在不断提高，使传动的导向机构发生了重大的变化学位论文参考文献格式www.7ctime.com
。因此，滚动直线导轨副以其独有的特性，逐渐取代了传统的滑动直线导轨，以满足现今机械对于高精度、高速度、节约能源以及缩短产品开放周期的要求。各种重型组合机床、数控机床、高精度电火花切割机床、磨床等机械中得到了广泛的应用；我公司在龙门铣床数控改造中，横梁滑座导轨也采用了滚动直线导轨副以保证精度。

1、滚动直线导轨副类型、结构及工作原理

1.1 滚动直线导轨副的类型和结构

在机床中常用的滚动直线导轨副主要有两种类型，即GGA（径向型）和GGB（四方向等载荷型），其主要特性详见表1。

1.2 滚动直线导轨副的工作原理

滚动直线导轨副是由一根长导轨和滑块构成，详见图1（a）GGA型和图1（b）GGB型，滑块数量根据需要而定。滑块体内有四组滚珠：（1、2），（3、4），（5、6），（7、8）。其中2、3、6和7为负载滚珠，1、4、5和8为回珠。导轨副工作时，随着滑块与导轨的相对移动，滚珠就周而复始地进行滚动循环。

2、滚动直线导轨副的性能特点

2.1 定位精度高

滚动直线导轨副的运动借助钢球滚动实现，导轨副摩擦阻力小，动静摩擦阻力差值小，低速时不易产生爬行。重复定位精度高，适合作频繁启动或换向的运动部件，可将机床定位精度设定到超微米级。同时根据需要适当增加预载荷，确保钢球不发生滑动，实现平稳运动，并减小运动的冲击和振动。

2.2 磨损小

对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动产生的运动误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边缘区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小，滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使滚动直线导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易。

2.3 适应高速运动且大幅降低驱动功率

采用滚动直线导轨的机床由于摩擦阻力小，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，使驱动扭矩大大减少，使机床所需电力降低80%，节能效果明显。可实现机床的高速运动，提高机床的高速运动，提高机床的工作效率20%-30%。

2.4 承载能力强

滚动直线导轨具有较好的承载性能，可以承受不同方向的力和力矩载荷，如承受上下左右方向的力以及颠覆力矩、摇动力矩和摆动力矩。因此，具有很好的载荷适应性。在设计制造中加以适当的预加载荷可以阻尼，以提高抗振性，同时可以消除高频振动现象。而滑动导轨在平行接触面方向可承受的侧向负载较小，易造成机床运行精度不良。

3、滚动直线导轨副的选择与安装

3.1 滚动导轨副在机床中的选择

在机床中，导轨副的功用是导向和承载，其配置的优劣影响机床执行件按正确轨迹运动的同时，还关系到机床执行件的运动特性以及系统的使用寿命。在龙门铣床横梁滑座采用的是GGB型六滑块精密滚动直线导轨副。

3.2 滚动直线导轨副安装方法及注意事项

滚动直线导轨副与床身是采用内六角螺钉联接的，在钻螺孔时，应根据导轨副上已有的联接孔来配钻。在拧紧螺钉时，应从导轨副的中间开始，然后依次向两端拧紧。两条直线导轨安装后，必须检查两条导轨副在水平面内的平行度，并保证在横梁全部长度其平行度误差≤0.01mm。

4、滚动直线导轨副安装基面精度的提高

滚动直线导轨副的安装误差对摩擦阻力和导轨副的寿命都有一定影响，安装后误差极大时，会造成摩擦力增加，寿命降低。因此滚动直线导轨副安装基面的平面度允差0.005/1000mm，直线度允差中凸0.003/1000mm，粗糙度Ra

1.6um。因此，为保证安装基面的精度，应采用以下措施：

4.1 采用水平仪初步测量滚动直线导轨副安装基面

首先将龙门铣床的横梁放置在调整垫铁上，用水平仪检查调平至最小误差，用较长的直尺检查横梁导轨安装基面的直线度，粗刮基面并用涂色法检查，合格后再用光学量仪检测。

4.2 采用光学平直仪测量滚动直线导轨副安装基面在垂直平面内和水平平面内的直线度

采用光学平直仪测量时，首先在距龙门铣床横梁导轨（安装基面）一端距离不远处（约1米）处放调节支架，其上固定光学平直仪本体，将反射镜置于垫铁上移至被导轨靠近仪器本体的一端，调节支架用目测使本体的镜头基本平行于被测导轨，高度也与反射镜等高。左右摆动反射镜，同时观察量仪目镜，使可调分划板上的十字形图像位于视场中心位置，然后移动反射镜垫板使反射镜移至导轨的另一端，再观察十字线是否出现在分划板的视场中，必要时重新调整支架和平直仪本体使十字形图像能很清晰完整地出现在视场中。调整好后，要用压板或橡皮泥将仪器和反射镜固定，否则在测量过程中常会出现轻微走动而未发觉，导致测量错误。
将横梁导轨（安装基面）按垫铁长度等分若干段并作好记号，反射镜可依次由后向前移动，反射镜在第一档位置时观察目镜，调节微调手轮，使可调分划板上的黑色基准线对准亮十字线是一边，记下手轮刻度值；依次向前移动一个垫铁距离，再次观察目镜中视准线与亮十字线是否重合。不重合时再旋转微调手轮使视准线仍如第一档位置时一样对准，记下手轮读数。如此重复依次前进。然后再自前向后重复测量一次，如相同位置两次读数相差两格以上，则可能是量仪已走动，须重新测量。将两次读数取平均值作为测量的原始数据。
测量横梁导轨水平平面内的直线度（即安装基面是侧面）时，将读数目镜转过90°即可。

4.3 采用桥论文导读：

板水平仪测量辅助导轨基面
采用检验桥板和合像水平仪配合来测量横梁辅助导轨基面与主导轨的平行度，方法简单且测量精度较高。在测量时步骤同上。
根据测得的数据绘制误差曲线图，铲刮导轨安装基面的凸起部位，铲刮时用直尺研点检查，然后再次测量导轨副安装基面在垂直平面内和水平平面内的直线度以及辅助导轨基面与主导轨的平行度，要求铲刮至精度合格。最后，将滚动直线导轨副安装在横梁上，再用量仪检查滑块座沿导轨轴移动时在垂直平面内和水平平面内的直线度，如符合数控龙门铣床的精度要求即可进行下一步的装配工作。

5、效果分析

龙门铣床数控改造中，横梁滑座导轨采用滚动直线导轨副后，大大地提高了滑座的定位精度，数控轴滑台定位精度可达到0.005/300mm，重复定位精度 达到0.008mm；降低了驱动电动机的扭矩且提高了加工效率，数控龙门铣床加工工件时，滑座需经常往返运行，滚动直线导轨副的应用使得滑座往复运行时只需要较小的驱动扭矩，明显地降低了机床的耗能量，由于滚动摩擦产生的热量较小，机床滑座允许在高速状态下运行，大大提高了加工效率；导轨磨耗少，且能长时间保持精度；简化了润滑方式，由于滚动直线导轨副的润滑方式非常简单，因此在改造时机床的布局进一步得到优化。