近年來，隨著數(shù)控機床和精密加工的發(fā)展，對機床導(dǎo)向系統(tǒng)的要求越來越高，它是決定機床加工精度、工作效率和使用壽命的重要因素。許多設(shè)備都選用國內(nèi)外專業(yè)工藝裝備廠生產(chǎn)的機床功能部件——直線滾動導(dǎo)軌作為導(dǎo)向支承。由于直線滾動導(dǎo)軌使用淬硬的導(dǎo)軌和預(yù)緊(無間隙)的滾珠或滾柱滑塊作為接觸副，所以具有摩擦系數(shù)小、承載能力大、剛性好、使用壽命長的特點，可達到很高的進給速度和定位精度。 但滾動導(dǎo)軌與傳統(tǒng)的平面滑動導(dǎo)軌相比較，因其滾動接觸面是點或線，減振性能相對要差一些。有的導(dǎo)軌制造商曾采用對滾動導(dǎo)向系統(tǒng)增加預(yù)載荷的方法來改善減振性能，然而實際試驗表明這種方法效果不明顯。 增加預(yù)載荷只是改變了共振頻率，而對減振沒有多大改善。相反，由于增加滾動導(dǎo)向系統(tǒng)的預(yù)載荷，加大了滾動元件的變形，從而增大導(dǎo)向機構(gòu)位移阻力，使接觸面磨損加快，勢必影響導(dǎo)向元件的工作壽命。有效的減振方法可通過附加減振元件的方法來實現(xiàn)。我們這次在產(chǎn)學(xué)研合作項目——“SHZ1044雙主軸立式車削中心”研制過程中，采取了兩種形式的滾動導(dǎo)軌減振措施，取得良好效果。 1 直線滾動導(dǎo)軌加裝阻尼滑座 “SHZ1044雙主軸立式車削中心”的一個車頭采用內(nèi)裝主軸電動機，倒置布局。倒置車頭工作時，車頭主軸高速旋轉(zhuǎn)并在水平方向(X)和垂直方向(Z)上運動，容易產(chǎn)生振動。為此，我們選用了帶有阻尼滑座的滾柱導(dǎo)向機構(gòu)(圖1)作為X向?qū)к墶? 阻尼滑座包括一個鋼結(jié)構(gòu)主體，其內(nèi)表面用專門的噴涂工藝噴涂了一種滑動支承材料，制造時與相配合的導(dǎo)軌配磨加工，使這層滑動支承材料與所對應(yīng)的導(dǎo)軌表面均形成0.03mm 的間隙，見圖1b。阻尼滑座與導(dǎo)軌表面不直接接觸，中間留有一定的間隙，間隙中充滿潤滑油，這層油膜能起到一個擠壓油膜減振器作用，可達到良好的減振效果。由于這層0.03mm 的油膜很薄，可以產(chǎn)生毛細作用，所以耗油很少，工作時，只需象滾動滑塊一樣定時在滑座的注油孔中滴入潤滑油即可。這種減振型滾動導(dǎo)向系統(tǒng)既保持了原有直線滾動導(dǎo)軌運行輕捷快速的特點，又具有滑動導(dǎo)軌減振性能好的優(yōu)點。 擠壓膜減振原理如圖2所示，其減振因數(shù)d為 很明顯寬度b是減振的主要因數(shù)，在設(shè)計時要考慮此因數(shù)；另外增加長度l理論上也可得到好的減振效果，然后實際上隨著長度增加會遇到一個減振的“飽和點”，超過此點，減振性能將不再增加。 阻尼滑座可與相應(yīng)的滾動滑塊配套定制，安裝也十分方便，安裝時將滑座調(diào)整至兩側(cè)間隙相同，然后擰緊螺栓即可。 目前這種阻尼滑座僅配套于直線滾柱導(dǎo)向系統(tǒng)，而在滾珠滑塊的導(dǎo)向系統(tǒng)上未見到應(yīng)用，原因是滾珠接觸的導(dǎo)軌面是曲面，對應(yīng)滑塊偶件之間的這層0.03mm的間隙難以加工，擠壓油膜容易流失。 2 滾動靴附加減振塊 對于由矩形鋼導(dǎo)軌與滾柱滾動靴組成的直線滾動導(dǎo)軌副，可在其工作平面上附加減振塊。這類減振塊也稱為減振滑靴或阻尼靴，由專業(yè)軸承廠或機床功能部件廠出品，在一些進口機床上使用不少，安裝后取得很好的減振性能。其應(yīng)用舉例見圖3。 減振塊設(shè)在導(dǎo)向機構(gòu)之中，并覆蓋盡可能大的面積，其表面與鋼導(dǎo)軌之間同樣留有間隙，以形成擠壓油膜。這種減振塊其實是一種不直接接觸的平面滑動導(dǎo)軌，可以自行設(shè)計制造。我們在“SHZ1044雙主軸立式車削中心”的倒置車頭縱向?qū)к?Z)上設(shè)計了此減振塊。減振塊可采用鋼或鑄鐵作基體，加工后在其配合表面貼上導(dǎo)軌軟帶(我們采用了TURCITE軟帶材料)，然后與所對應(yīng)的導(dǎo)軌配作(磨削或刮削)，使兩表面間形成0.03mm間隙，并鉆出油孔，Z后安裝在兩個滾柱滑動靴之間，即組成具有減振功能的滾動導(dǎo)向機構(gòu)，如圖3所示。 使用阻尼滑座或阻尼滑靴的另一個效果是改善了撞擊安全性能，抑制了撞擊產(chǎn)生的塑性變形，減少機構(gòu)損壞。 3 減振導(dǎo)向機構(gòu)的應(yīng)用 上述兩種導(dǎo)軌減振方法在“SHZ1044雙主軸立式車削中心”上應(yīng)用，證明效果良好。水平方向(X)導(dǎo)軌選配的是德國INA軸承公司生產(chǎn)的RUDS阻尼滑座；倒置車頭垂直方向(Z)導(dǎo)軌則采用自行設(shè)計制造的貼塑阻尼滑靴。自制阻尼滑靴的成本低于進口阻尼滑靴費用，而且阻尼滑靴的長度可根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)尺寸任意設(shè)定，經(jīng)濟可行。 帶有阻尼滑座或阻尼滑靴的減振滾動導(dǎo)向系統(tǒng)目前在我國機床上很少應(yīng)用，一個重要原因是國內(nèi)沒有專業(yè)廠與之配套。我們希望通過本文介紹，國內(nèi)能有此類滾動減振元件的制造生產(chǎn)，并在國產(chǎn)設(shè)備上推廣使用，為我國機床制造業(yè)躋身世界先進行列作出貢獻。(上海理工大學(xué) 徐增豪 胡克廷 上海重型機床廠 沈利 王善徒)