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现代数控机床导轨技术:探寻高精度加工的制高点

时间:2018-12-30 10:36:09

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现代数控机床导轨技术:探寻高精度加工的制高点

首先介绍数控机床导轨技术的基本概念及其发展历程,然后详细阐述了数控机床导轨系统的分类及其优缺点。接着针对目前制高点的局限性,提出了提高导轨系统刚度和精度的方法以及新型导轨材料的应用。最后,结合实际案例,阐述了现代数控机床导轨技术在高精度加工领域的应用及未来发展方向。

1、导轨技术概述

数控机床导轨技术是机械工程中十分重要的基础和关键技术之一,对提高加工精度和效率起着重要作用。导轨技术的发展历程经过了滑动导轨、滚动导轨,到如今广泛应用的滚珠丝杠、直线导轨等大量应用于数控机床上的导轨系统。根据导轨类型的不同,数控机床导轨分为滑动型和滚动型两大类。

该导轨技术可分为几种,如硬质导轨和低频导轨;可根据其结构特性细分为可撬式、纵向滑块、侧向滑块和倾斜导轨等几种形式。其中,采用四面体四路支撑的可撬式导轨,为目前市场上应用最为广泛的一类导轨系统,具有刚度高,精度稳定等优点。

然而,传统的导轨系统存在着刚度和精度等局限性问题。这就提出了对数控机床导轨系统的结构和材料等多个方面进行改进,以期在高精度加工方面取得更好的效果。

2、导轨系统分类与优缺点

从不同的角度出发,可以将数控机床导轨系统进行不同的分类,这也影响着导轨系统的优缺点。

按照导轨的材料进行分类,数控机床导轨系统可分为金属导轨和非金属导轨两种。金属导轨具有刚度高和寿命长等优点,但容易产生热变形等问题。非金属导轨相较之下更为适用于一些高速、高精度加工。

从导轨系统的结构方面进行分类,则可将数控机床导轨系统分为单轨向导轨和多轨向导轨两类。单轨向导轨系统有利于控制摩擦系数、导向网的大小等一些技术参数的控制,但也同时存在着刚度小等问题。而多轨向导轨具有多轨向滑块、多轨向支撑等特点,导轨系统的装配问题显得更为复杂。

其次,从导轨的滚子形式上进行分类,则可将数控机床导轨系统分为滚珠丝杠导轨和滚柱导轨两类。滚珠丝杠导轨优点多,高精、高速、负载大、寿命长等特点明显,但不太适用于工作环境恶劣的场合;滚柱导轨结构设计比较复杂,但在一些特殊情况下,其应用效果也会更好。

总体而言,数控机床导轨系统也存在一些局限性,如定位精度一般、运行速度慢、寿命有限等等。为了改善其性能,现代导轨技术逐渐将多种技术结合在一起,应用在导轨设计和制造中。

3、提高刚度和精度的方法及新型导轨材料

为了提高导轨系统的刚度和精度,科技工作者提出了很多有助于改进的方法,并取得了一些进展。

在提高数控机床导轨系统刚度方面,可采取加大导轨面积的方法。一方面对导轨面积加大其刚度就越大,另一方面也要保证其装配精度。同时,为了让导轨系统更为稳定,还可加上各种隔振材料,如弹性材料、黏弹性材料等。

在提高导轨的精度方面,可采取的方法有很多,如对机床整体结构进行应力分析,选择机床加工部位的合理位置;可采用应力宽幅技术等。特别的是,采用先进的导轨材料,比如陶瓷材料,能够有效地改善制约导轨精度的问题。陶瓷材料具有硬度高、强度高、耐磨性好、抗氧化性能强和导电性能等优点,已经成为高精度工业领域的热门材料。

4、现代导轨技术在高精度加工领域的应用和未来发展方向

随着数控机床技术的不断发展,导轨技术的应用也日益广泛。现代导轨技术已经应用到了高精度加工、高速加工、微加工、换向精度控制等多个领域。

在高精度加工中,导轨材料和结构的优化是重中之重。现代导轨材料很多,包括粉末冶金材料、树脂基材料、陶瓷材料等等。这些材料或许终将能为高精度加工提供更加成熟、完善的解决方案。

未来,现代导轨技术的不断进步和发展也必将会引领数控机床和高精度加工技术的无限发展。一方面,导轨技术将加强与其他技术的结合,进一步提高加工效率和精度;另一方面,导轨材料的创新应用和技术升级,将让其在更为广泛的领域中得到更好的应用。

总结:

现代数控机床导轨技术是数控机床技术中重要的基础和关键技术之一。本文着重介绍了其概述、分类及优缺点,同时阐述了提高刚度和精度的方法和新型导轨材料的应用,最后结合实际案例,阐述了现代数控机床导轨技术在高精度加工领域的应用和未来发展方向。

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