精密制造与自动化2011年第4期数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计刘军胜（上海机床厂有限公司上海200093）摘要介绍了数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计过程。重点分析了导轨的分类和液体静压导轨的工作原理及特点。根据当前磨床的设计要求，对液体静压导轨的结构进行了选择，并采用了闭式静压导轨结构。通过对闭式静压导轨上下油腔参数计算，验证了闭式静压导轨的各个设计参数的合理性。结果表明，磨床采用了闭式静压导轨结构后，性能可靠，精度稳定。导轨参数的正确计算，将有助于提高闭式静压导轨在运行中的综合性能。关键词闭式静压导轨油腔参数设计密度承载能力摩擦因数为了缩短与国外技术水平的差距，增强国内磨床及难加工材料的制造能力，优化设计参数，力求通过一系列静压导轨的参数计算，来确定闭式静压导轨的基本参数，试制出了一套全新的闭式静压导轨，解决国内部分静压导轨的刚性不足、稳定性差的问题，并对部分难加工材料进行了磨削试验，验证了数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计参数的合理性。1导轨的作用和特点如图1所示的导轨副，由动导轨（常见的为工作台或拖板的导轨）和静导轨（常见的为床身导轨）组成。图1导轨示意图由于动导轨沿静导轨作定向运动，运动的直线度精度直接影响到系统的工作精度。因此导轨在机电一体化系统中具有重要的作用，其特点是：工作运动的速度低，精密机械常要求工作台移动速度为0.5～5mm/min的低速情况下运动不爬行，所以在设计时要考虑低速爬行问题。(a)闭式导轨(b)开式导轨导轨工作部分刚性较差，对于一般机械和仪器工作台的静导轨，既长又薄，是系统中刚性最薄弱的环节，受力较复杂，计算较困难。大型导轨的制造工作量较大，需要专门机床加工或用手工刮削。2导轨的分类按照摩擦性质分类可分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨的摩擦性质是滑动摩擦。按其状态又可分为液体静压导轨、液体动压导轨和混合摩擦导轨。液体静压导轨：两导轨之间有一层静压油膜，属于纯液体摩擦，多用于进给运动导轨。液体动压导轨：当导轨面之间相对滑动速度达到一定值后，液体的动压效应使得导轨面间出现了压力油楔，把导轨面隔开。动压导轨也属于纯液体摩擦，多用于主运动导轨。动导轨V静导轨混合摩擦导轨：在导轨面间有一定的动压效应，但相对滑动速度还不足以形成完全的压力油楔，导轨面仍处于直接接触状态，介于液体摩擦和干摩擦之间。大部分进给运动导轨属于此类型。按照受力情况又可分为闭式导轨和开式导轨，如图2所示。图2导轨按受力情况分类形式ME面D面B面FFC面A面36刘军胜数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计如果作用力F不够大，又有一个较大的颠覆力矩M作用在运动部件上，此时必须增加压板以形成辅助导轨C面，才能保证主导轨A面，B面良好接触，这种导轨称为闭式导轨。在外载荷和部件自重作用下，使两导轨在全长上保持贴合的叫做开式导轨。3液体静压导轨（开式）的工作原理及特点液体静压导轨（开式）的工作原理，如图3所示。开式静压导轨采用的是恒压供油系统，开式静压导轨通常将动导轨的面分成若干段，每段相当于一个独立的油垫，由油腔和封油面组成。来自油泵并经过过滤的压力为Ps的油液，经节流器节流后压力降为Pr进入运动部件导轨油腔，当油腔内的总压力升高到足以把运动部件导轨浮起时，运动部件导轨和床身导轨之间就被一层厚度为h0的油图3开式静压导轨工作原理膜隔开，油腔中的油不断地穿过运动部件导轨各封油面和床身导轨的间隙流回油箱，压力降低至零。当运动部件导轨受到外载W的作用时，运动部件导轨向下产生一个位移，导轨间隙h0变为h(h
