一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块的制作方法

1.本实用新型涉及机床技术领域，特别是涉及一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块。


背景技术：

2.导轨是机床的重要部件之一，它在很大程度上决定机床的刚度、精度与精度保持性。目前，机床上的导轨型式主要有滑动导轨、直线滚动导轨和液体静压导轨。
3.滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点，但其容易磨损，静摩擦系数大，动摩擦系数随速度变化而变化，在低速时易产生爬行现象。
4.直线滚动导轨具有摩擦系数小，精度高，安装和维修都很方便等优点，但其结构复杂，承载能力和抗振性差，容易损坏。
5.液体静压导轨具有摩擦系数小，抗振性好等优点，但其结构复杂，需要使用专用液压油，并且需要通过复杂的计算来确定液压润滑系统的压力和流量参数，还要求好的导轨及滑块部件具有很高的加工精度，才能保证使用过程中不会因为泄漏而对传动造成不利影响。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，该硬轨滑块结构简单，硬轨滑块与硬轨之间摩擦力小。
7.为实现上述目的，实用新型采用的技术方案是：一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其用于与硬轨相配合组成滑动摩擦副，其特征在于，包括：供液系统和硬轨滑块，所述供液系统与硬轨滑块连接用于给硬轨滑块提供压力大小根据负载变化相适应的压力介质，所述硬轨滑块包括上滑块、第一侧滑块和第二侧滑块，所述上滑块设置在硬轨的上方，所述第一侧滑块设置在硬轨的一侧且与上滑块固定连接，所述第二侧滑块设置在硬轨的另一侧且与上滑块固定连接；
8.所述上滑块上设置有压力介质注入口、压力介质回流口、压力介质注入通道、压力介质回流通道、第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽，所述压力介质注入口和压力介质回流口均设置在上滑块的侧壁上，所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽设置在上滑块的下表面上，压力介质注入口通过压力介质注入通道分别与第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽的一端连接，所述压力介质回流口通过压力介质回流通道分别与第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽的另一端连接。
9.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述第一沟槽沿上滑块下表面的边缘设置且从上滑块的一端延伸到上滑块的另一端，所述第二沟槽位于第一沟槽的内侧，所述第二沟槽的一端与第一沟槽的一端相接，所述第二沟槽的另一端以波浪线的形式延伸至上滑块的另一端且第二沟槽的另一端与第一沟槽的另一端相接。
10.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述第三沟
槽与第一沟槽的结构相同且沿上滑块的中线轴线对称设置，所述第二沟槽与第四沟槽的结构相同且沿上滑块的中线轴线对称设置。
11.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述上滑块与硬轨之间设置有摩擦片，所述摩擦片贴附在上滑块上，所述摩擦片开设有与第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽相对用的条形通孔。
12.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述摩擦片由聚四氟乙烯制成。
13.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述第一侧滑块上设置有侧滑块压力介质注入口、侧滑块压力介质回流口、侧滑块压力介质注入通道、侧滑块压力介质回流通道、侧滑块第一沟槽和侧滑块第二沟槽，所述侧滑块压力介质注入口和侧滑块压力介质回流口均设置在第一侧滑块的侧壁上，所述侧滑块第一沟槽和侧滑块第二沟槽均设置在第一侧滑块的下表面上，所述侧滑块压力介质注入口通过侧滑块压力介质注入通道分别与侧滑块第一沟槽和侧滑块第二沟槽的一端连接，所述侧滑块压力介质回流口通过侧滑块压力介质回流通道分别与侧滑块第一沟槽和侧滑块第二沟槽的另一端连接。
14.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述侧滑块第一沟槽在侧滑块第一沟槽与硬轨相对的面上围成一个矩形，所述侧滑块第二沟槽设置所述矩形的内侧，所述侧滑块第二沟槽的一端位于所述矩形的一侧且与侧滑块第一沟槽的一侧相连通，所述侧滑块第二沟槽的另一端以波浪线的形式延伸至所述矩形另一侧且第一沟槽的另一侧相连通。
15.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述第一侧滑块和第二侧滑块的结构相同。
16.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述第一侧滑块与硬轨之间、第二侧滑块与硬轨之间均设置有侧滑块摩擦片，所述侧滑块摩擦片分别贴附在第一侧滑块和第二侧滑块上，所述侧滑块摩擦片上开设有与侧滑块第一沟槽和侧滑块第二沟槽对应的侧滑块条形孔，
17.上述的一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其特征在于，所述供液系统包括压力调整单元、数据采集单元和控制单元，所述数据采集单元与机床伺服电机、机床主轴传感或压力传感器连接用于采集机床伺服电机的状态信息、机床主轴传感数值信息或压力传感器压力信息，所述控制单元与数据采集单元连接用于接收和处理数据采集单元收集的信息，所述控制单元与压力调整单元连接用于根据数据采集单元收集的信息控制压力调整单元，所述压力调整单元与硬轨滑块连接用于控制硬轨滑块内压力介质的压力，所述压力介质为乳化切削冷却液。
18.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
19.1、本实用新型产品结构简单、设计新颖且使用方便，具有很高的实用价值。
20.2、本实用新型使用冷却液作为压力介质，即使硬质滑块中的压力介质出现泄漏，冷却液也可以通过机床床身流入床身底部的切削液水箱中进行循环使用；对于机床本身不会造成任何不利影响。
21.3、本实用新型利用系统控制信号及执行元件来调整冷却液注入的压力，无需人工
干预，可以自动依据系统反馈控制信号变化曲线自主调节，避免了硬轨滑块副在运动过程中，由于其上所承受的负载的不同，造成润滑失效，出现卡咬现象。
22.下面通过附图和实施例，对实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
23.图1为本实用新型滑动摩擦副的立体结构示意图。
24.图2为本实用新型上滑块底面沟槽的位置结构示意图。
25.图3为本实用新型侧滑块滑动接触面沟槽的位置结构示意图。
26.图4为本实用新型滑动摩擦副的剖视图。
27.图5为本实用新型供液系统控制关系的示意图。
28.附图标记说明:
29.100—硬轨；200—供液系统；210—压力调整单元；
30.220—数据采集单元；230—控制单元；300—硬轨滑块；
31.310—上滑块；311—压力介质注入口；
32.312—压力介质回流口；313—压力介质注入通道；
33.314—压力介质回流通道；315—第一沟槽；
34.316—第二沟槽；317—第三沟槽；318—第四沟槽；
35.320—第一侧滑块；321—侧滑块压力介质注入口；
36.322—侧滑块压力介质回流口；323—侧滑块压力介质注入通道；
37.324—侧滑块压力介质回流通道；325—侧滑块第一沟槽；
38.326—侧滑块第二沟槽；330—第二侧滑块；
39.400—摩擦片；410—条形通孔；500—侧滑块摩擦片；
40.510—侧滑块条形孔。
具体实施方式
41.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
42.需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
43.需要注意，本实用新型中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
44.实施例1
45.如图1、图2和图4所示，本实用新型公开了一种使用冷却切削润滑液的智能浮动硬轨滑块，其用于与硬轨100相配合组成滑动摩擦副，其特征在于，包括：供液系统200和硬轨滑块300，所述供液系统200与硬轨滑块300连接用于给硬轨滑块300提供压力大小根据负载
变化相适的压力介质，所述硬轨滑块300包括上滑块310、第一侧滑块320和第二侧滑块330，所述上滑块310设置在硬轨100的上方，所述第一侧滑块320设置在硬轨100的一侧且与上滑块310固定连接，所述第二侧滑块330设置在硬轨100的另一侧且与上滑块310固定连接；
46.所述上滑块310上设置有压力介质注入口311、压力介质回流口312、压力介质注入通道313、压力介质回流通道314、第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318，所述压力介质注入口311和压力介质回流口312均设置在上滑块310的侧壁上，所述第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318设置在上滑块310的下表面上，压力介质注入口311通过压力介质注入通道313分别与第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318的一端连接，所述压力介质回流口312通过压力介质回流通道314分别与第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318的另一端连接。
47.本实施例中的硬轨滑块在上滑块310与硬轨100的接触面上刻画沟槽，通过供液系统200将一定压力的压力介质注入到沟槽内，沟槽内的压力介质作用在上滑块310和硬轨100之间，此时的滑块在硬轨的摩擦表面就处于半浮动状态，压力介质在沟槽内产生一个举升力，该举升力能够抵消滑块自身的重力及滑块上的承载力，能够有效减少滑块与硬轨100之间的摩擦力。
48.如图2所示，所述第一沟槽315沿上滑块310下表面的边缘设置且从上滑块310的一端延伸到上滑块310的另一端，所述第二沟槽316位于第一沟槽315的内侧，所述第二沟槽316的一端与第一沟槽315的一端相接，所述第二沟槽316的另一端以波浪线的形式延伸至上滑块310的另一端且第二沟槽316的另一端与第一沟槽315的另一端相接。所述第三沟槽317与第一沟槽315的结构相同且沿上滑块310的中线轴线对称设置，所述第二沟槽316与第四沟槽318的结构相同且沿上滑块310的中线轴线对称设置。
49.如图4所示，所述上滑块310与硬轨100之间设置有摩擦片400，所述摩擦片400贴附在上滑块310上，所述摩擦片400开设有与第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318相对用的条形通孔410。所述摩擦片400由聚四氟乙烯制成。
50.本实施例中当上滑块310安装在硬轨100时，上滑块310上的第一沟槽315、第二沟槽316、第三沟槽317和第四沟槽318与条形通孔410在摩擦接触面的部位形成一个封闭的腔体；通过供液系统200向该封闭的腔体注入一定压力的压力介质时，上述沟槽及条形通孔410内的压力介质就会产生一个支撑力，该支撑力与滑块承受的加工过程中的正压力相反，通过压力的调整该支撑力可以部分或全部抵消该正压力，从而减少滑动导轨摩擦副运动时的摩擦力，提高滑动导轨摩擦副的运动精度。同时，聚四氟乙烯具有足够的强度和极低的摩擦系数，能够起到减小摩擦，增大承载能力，避免卡咬现象的产生。
51.如图1、图3和图4所示，所述第一侧滑块320上设置有侧滑块压力介质注入口321、侧滑块压力介质回流口322、侧滑块压力介质注入通道323、侧滑块压力介质回流通道324、侧滑块第一沟槽325和侧滑块第二沟槽326，所述侧滑块压力介质注入口321和侧滑块压力介质回流口322均设置在第一侧滑块320的侧壁上，所述侧滑块第一沟槽325和侧滑块第二沟槽326均设置在第一侧滑块320的下表面上，所述侧滑块压力介质注入口321通过侧滑块压力介质注入通道323分别与侧滑块第一沟槽325和侧滑块第二沟槽326的一端连接，所述侧滑块压力介质回流口22通过侧滑块压力介质回流通道324分别与侧滑块第一沟槽325和侧滑块第二沟槽326的另一端连接。
52.如图3所示，所述侧滑块第一沟槽325在侧滑块第一沟槽325与硬轨100相对的面上围成一个矩形，所述侧滑块第二沟槽326设置所述矩形的内侧，所述侧滑块第二沟槽326的一端位于所述矩形的一侧且与侧滑块第一沟槽325的一侧相连通，所述侧滑块第二沟槽326的另一端以波浪线的形式延伸至所述矩形另一侧且第一沟槽325的另一侧相连通。所述第一侧滑块320和第二侧滑块330的结构相同。
53.如图4所示，所述第一侧滑块320与硬轨100之间、第二侧滑块330与硬轨100之间均设置有侧滑块摩擦片500，所述侧滑块摩擦片500分别贴附在第一侧滑块320和第二侧滑块330上，所述侧滑块摩擦片500上开设有与侧滑块第一沟槽325和侧滑块第二沟槽326对应的侧滑块条形孔510，
54.如图5所示，所述供液系统200包括压力调整单元210、数据采集单元220和控制单元230，所述数据采集单元220与机床伺服电机、机床主轴传感或压力传感器连接用于采集机床伺服电机的状态信息、机床主轴传感数值信息或压力传感器压力信息，所述控制单元230与数据采集单元220连接用于接收和处理数据采集单元220收集的信息，所述控制单元230与压力调整单元210单元连接用于根据数据采集单元220收集的信息控制压力调整单元210，所述压力调整单元210与硬轨滑块300连接用于控制硬轨滑块300内压力介质的压力，所述压力介质为乳化切削冷却液。
55.一般数控机床本身自带负载检测功能，该硬质滑块的控制单元230根据硬轨滑块摩擦副运动时所承受的变化的负载的变化曲线，实时通过压力调整单元210控制摩擦接触面的密封腔体内的冷却液的压力，所述压力调整单元210可以是电控伺服压力调整阀，密封腔体内的冷却液能够部分甚至是完全抵消由变化的负载带来的支承力的变化，使该硬轨滑块摩擦副之间的摩擦力能够始终处于最低的状态。在本实用新型中采用乳化切削冷却液作为压力介质，避免了静压导轨产品使用液压油一旦有泄漏容易造成冷却液的变质的问题。而本实用新型产品使用的润滑液是水基的切削润滑冷却液，既不会对传动造成不利影响，也不会使切削冷却液加速变质，即使使用过程中有泄漏，该冷却液也可以通过机床床身流入床身底部的切削液水箱中进行循环使用；对于机床本身不会造成任何不利影响。本实用新型中所述的控制单元230可以是微电脑处理器或可编程序控制器，其利用机床数控系统中自带的成熟的负载监测和反馈系统，所述负载监测主要包括主轴监测和进给轴监测，数控机床的控制系统可以根据负载的变化曲线即时调整冷却液的注入压力，使得硬轨滑块副在运动过程中能够得到最优的润滑状态，获得最小的滑动摩擦负载，从而提高传动精度。当其它机床系统中没有监测装置时，可根据需要增加相应的负载监测和反馈系统及执行元件；例如：可以直接采集类似于本案中的冷却液的压力介质本身的压力变化信号，用作反馈信号，对液压介质的输入压力进行控制。
56.实施例2
57.结合本实用新型在txl-500mcy数控y轴动力刀塔车削中心机床上应用对本实用新型做进一步的说明，具体如下：
58.车削中心机床z轴为硬轨，其上的移动部件总重约为700kg，切削冷却液泵最大输出压力为6mpa，z轴上设置了4组硬轨滑块，每组硬轨滑块均由一个上滑块310、第一侧滑块320和第二侧滑块330组成，两个侧滑块尺寸相同，上滑块310与硬轨100接触面的尺寸均为20
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9cm，表面贴有聚四氟乙烯的耐磨摩擦片，侧滑块与硬轨100侧面接触面的尺寸为20
×
3.5cm；表面同样贴有聚四氟乙烯的耐磨摩擦片；上滑块310与硬轨100的接触面上开设有槽宽为6mm的环形冷却液槽，即第一沟槽315和第三沟槽317，该环形冷却液槽与硬轨100接触部分的面积约为32.28cm2，还开设有两个槽宽为6mm的波浪形冷却液槽即第二沟槽316和第四沟槽318，波浪形冷却液槽与硬轨100接触部分的面积约为32.4cm2，两个侧滑块与硬轨100接触面上的槽宽为6mm的环形冷却液槽即侧滑块第一沟槽325，侧滑块第一沟槽325与硬轨100接触部分的面积约为25.56cm2，侧滑块与硬轨100接触面上的槽宽为6mm的波浪形冷却液槽即侧滑块第二沟槽326，侧滑块第二沟槽326与硬轨100接触部分的面积约为2.25cm2。当机床没有切削时，不考虑其他因素的影响时，仅上滑块310与硬轨100接触面表面受到的刀塔重力引起的正压力在上滑块310表面产生的压强约为0.15mpa，在切削状态下，上述上滑块310上的正压力变为3700kg，则压强变为约2.1mpa。
59.冷却液选择含有极压添加剂pr031的乳化液，此乳化液的最大无卡咬负荷为80kgf，当冷却液压力≥2.1mpa时，该冷却液在其四个滑块的冷却液槽中产生的总举升力为约5200kg，即使由于零部件加工误差的原因，在摩擦接触面处会由于冷却液泄漏而产生压力损失，也可以通过提高冷却液的压力使冷却液槽中产生的举升力与正压力相抵消，还有，摩擦接触面处所贴的聚四氟乙烯摩擦片也可以起到降低摩擦力，增大摩擦表面的无卡咬负荷值的作用。
60.本实用新型采用具有较高极压值的乳化切削冷却液作为滑动导轨的润滑液时，可以通过本实用新型所述的特殊结构的滑块减少滑块与滑动导轨之间的摩擦力，从而提高滑动导轨副的运动精度。
61.以上所述，仅是实用新型的较佳实施例，并非对实用新型作任何限制，凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于实用新型技术方案的保护范围内。