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基于TRIZ理論加工中心一體化教學(xué)的改革探索
泰州技師學(xué)院 王德義 2017/1/23 15:28:50
摘要：
加工中心滾動導(dǎo)軌起著導(dǎo)向和承載的作用，其各個運(yùn)動部件都是沿著床身、立柱的滾動導(dǎo)軌進(jìn)行指定的運(yùn)動。滾動導(dǎo)軌使運(yùn)動部件沿著某一空間軸線作直線軌跡運(yùn)動，使其保證各運(yùn)動部件的相對位置和精度，并且承載運(yùn)動部件及工作的重量和切削力。滾動導(dǎo)軌的質(zhì)量決定了加工中心機(jī)床的剛性、各個精度和精度的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵字：加工中心 數(shù)控 滾動導(dǎo)軌 滑塊副 壽命
引言：
滾動導(dǎo)軌具有導(dǎo)向精度高、耐磨性能好、剛度高、摩擦特性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在加工中心機(jī)床上廣泛應(yīng)用。通過研究滾動導(dǎo)軌的發(fā)展、特點(diǎn)等，為中職類學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)控機(jī)床》課程設(shè)計實(shí)驗提供理論基礎(chǔ)，豐富課程設(shè)計實(shí)驗內(nèi)容，同時也為高精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)的研制打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。通過一級進(jìn)給推進(jìn)滾動導(dǎo)軌壽命計算實(shí)例，從中分析研究影響導(dǎo)軌壽命的各種因素，為今后的滾動導(dǎo)軌研究提供參考數(shù)據(jù)。
正文：
加工中心滾動導(dǎo)軌的發(fā)展基本上可以分為四階段，第1階段主要實(shí)現(xiàn)了滾動導(dǎo)軌的優(yōu)良特性，并且能夠平穩(wěn)無阻滯的直線導(dǎo)向運(yùn)動。第2階段由于對其在安裝使用提出了新的要求，人們開始研究軸承帶保持架，不漏球的滾動導(dǎo)軌副。第3階段隨著滾動導(dǎo)軌在35m/min以上快速領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，高速運(yùn)動做往復(fù)運(yùn)動時，消除了滾珠間的摩擦和碰撞，實(shí)現(xiàn)了低噪音。第4階段由于滾動導(dǎo)軌在重載、高精、高速的加工中心機(jī)床上的迅速應(yīng)用，對作為循環(huán)體滾珠的剛性和承載能力不能滿足需要，滾柱式的重載導(dǎo)軌應(yīng)運(yùn)而生。它繼承了前者的優(yōu)點(diǎn)，真正達(dá)到了加工中心機(jī)床對導(dǎo)軌副的要求。
加工中心機(jī)床對滾動導(dǎo)軌的要求較高，首先導(dǎo)向精度要好，滾動導(dǎo)軌的幾何精度直接影響運(yùn)動部件的導(dǎo)向精度，因此在滾動導(dǎo)軌規(guī)定的檢驗標(biāo)準(zhǔn)中對導(dǎo)軌直線度及兩導(dǎo)軌接觸面平行度都有明確規(guī)定。影響其精度的主要因素一個是加工制造精度，再就是滾動導(dǎo)軌的裝配質(zhì)量，以及滾動導(dǎo)軌及其支承件的剛性和受熱變形程度。
其次滾動導(dǎo)軌耐磨性要好，運(yùn)動接觸導(dǎo)軌面沿固定導(dǎo)軌面長期運(yùn)動將會引起滾動導(dǎo)軌不勻稱的磨損，從而破壞滾動導(dǎo)軌的運(yùn)動導(dǎo)向精度，直至影響加工精度。滾動導(dǎo)軌的耐磨性直接影響機(jī)床的加工精度穩(wěn)定性，滾動導(dǎo)軌的耐磨性是設(shè)計制造的關(guān)鍵，也是衡量加工中心機(jī)床質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志，提高加工中心滾動導(dǎo)軌的耐磨性，減小滾動導(dǎo)軌磨損的不勻稱，并使不勻稱磨損后能夠自動補(bǔ)償或著調(diào)整，也是很關(guān)鍵的。
再次加工中心滾動導(dǎo)軌的剛性要好，滾動導(dǎo)軌受到外力后會產(chǎn)生變形，將會影響到各個運(yùn)動部件之間的相對位置和運(yùn)動部件的導(dǎo)向精度，所以說加工中心滾動導(dǎo)軌要有很好的剛性。加工中心滾動導(dǎo)軌的受力變形主要取決于滾動導(dǎo)軌的形式，滾動導(dǎo)軌的尺寸及滾動導(dǎo)軌與支承件的連接方式和受力情況。
最后滾動導(dǎo)軌的磨擦特性要優(yōu)良，運(yùn)動部件低速移動時易產(chǎn)生爬行，進(jìn)給運(yùn)動時的爬行，將會增大被加工表面的粗糙度，定位運(yùn)動時的爬行，將降低定位精度。所以說要求加工中心滾動導(dǎo)軌要在低速運(yùn)動的時候要非常平穩(wěn)。另外滾動導(dǎo)軌的磨擦系數(shù)要小，以減小磨擦阻力和滾動導(dǎo)軌本身的熱變形。
加工中心滾動導(dǎo)軌主要是由滾動導(dǎo)軌塊和直線滾動導(dǎo)軌副構(gòu)成，加工中心滾動導(dǎo)軌塊一般采用循環(huán)式的圓柱滾子，與機(jī)床床身上的導(dǎo)軌配合，其優(yōu)點(diǎn)在于不會受到行程長度的限制，剛性相對很高。
加工中心滾動導(dǎo)軌載荷壽命的關(guān)系著加工中心機(jī)床的壽命，其壽命計算是設(shè)計制造加工中心機(jī)床不可缺少的環(huán)節(jié)，也是當(dāng)我們?nèi)ミx用滾動導(dǎo)軌的依據(jù)，更關(guān)系到產(chǎn)品設(shè)計人員的聲譽(yù)問題，下面我們根據(jù)實(shí)例來判定滾動導(dǎo)軌的壽命。
設(shè)計使用條件：某一實(shí)驗室實(shí)驗用工作臺，導(dǎo)軌水平使用，使用兩根導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的中心距為180mm，行程長度300mm，工作臺質(zhì)量50kg，負(fù)載2.5kN重心在工作臺中心，導(dǎo)軌勻速運(yùn)動,每分鐘往返次數(shù)n=3，預(yù)計使用壽命10年。
則此滾動導(dǎo)軌符合實(shí)驗工作臺設(shè)計的要求。
加工中心滾動導(dǎo)軌的剛性與機(jī)床床身導(dǎo)軌和滾動體的加工制造精度有密切的關(guān)系，若加工制造的質(zhì)量非常高，則機(jī)床床身導(dǎo)軌與滾動體的彈性位移對滾動導(dǎo)軌剛性就非常好。
事實(shí)證明，滾動導(dǎo)軌的的負(fù)載越大，滾動導(dǎo)軌滑塊副的壽命越短，滾動導(dǎo)軌的額定動載荷同樣決定著導(dǎo)軌滑塊副的壽命長短，承受的動載荷越大其滾動導(dǎo)軌滑塊副的壽命就越長，滑塊越多其滾動導(dǎo)軌滑塊副的壽命就越長，滾動導(dǎo)軌的行程越長導(dǎo)軌滑塊副的壽命越短，反之行程越短，壽命越長。
結(jié)束語：
加工中心機(jī)床滾動導(dǎo)軌滑塊副的研究對學(xué)生課程設(shè)計的啟發(fā)探索有著較為深遠(yuǎn)的意義，既可以使學(xué)生理解滾動導(dǎo)軌的設(shè)計，也能對今后加工中心滾動導(dǎo)軌滑塊副的（未完，下一頁）
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