直線滑軌安裝孔的欠佳除開沉孔深層不一致、沉孔直徑規(guī)格誤差、沉孔的倒圓角誤差以外，也有更比較嚴(yán)重的直線滑軌安裝孔間隔的積累偏差誤差，立即危害直線滑軌安裝精密度，沉孔規(guī)格誤差具備螺帽密封性實(shí)際效果
說白了
直線導(dǎo)軌安裝孔間隔的積累誤差，就是指在1根直線導(dǎo)軌上存有好幾個(gè)孔(比如，2m的25mm規(guī)格型號(hào)直線導(dǎo)軌上存有67個(gè)孔)，數(shù)控車床一般通過使麻花鉆和直線導(dǎo)軌數(shù)次相對(duì)性挪動(dòng)來開孔，進(jìn)而在前面和后邊的孔間隔中積累誤差，在業(yè)內(nèi)積累偏差的緣故是導(dǎo)軌原材料不勻稱，破孔時(shí)無伸縮式周期性，數(shù)控車床本身精度級(jí)別不夠，破孔速率超出主滾動(dòng)軸承精密度和彎曲剛度容許范疇，數(shù)控車床設(shè)計(jì)方案不合理的系統(tǒng)軟件偏差等。
直線導(dǎo)軌安裝孔的加工要求
如圖1所示，直線導(dǎo)軌安裝孔沉孔、孔口倒角、底孔的尺寸和中心距有一定精度要求，底孔倒角精度要求低。在其中中心間距精度最重要，鄰近孔位精度無須像公司規(guī)定的±0.05mm之內(nèi)那般高，但務(wù)必抑止積累偏差。以25mm規(guī)格導(dǎo)軌為例，德國(guó)某品牌直線導(dǎo)軌安裝孔中心距公差圖樣要求只是±0.3mm，但包含了累積誤差。本文建議直線導(dǎo)軌任意兩孔的中心距公差標(biāo)準(zhǔn)按±0.2mm控制。
![[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！](/uploads/allimg/200330/1-20033016204T29.png)
圖1 直線導(dǎo)軌安裝孔加工要求
一般的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)方案分析
?。?）采用導(dǎo)軌移動(dòng)、鉆削頭固定的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)。這種鉆孔機(jī)占地面積很大，一般采用4個(gè)動(dòng)力頭分別從導(dǎo)軌兩側(cè)鉆孔，導(dǎo)軌臥式，逐個(gè)孔依次移動(dòng)完成所有孔的鉆削。
這種鉆孔機(jī)對(duì)導(dǎo)軌移動(dòng)又有兩種驅(qū)動(dòng)方案。一是伺服機(jī)構(gòu)整體拖動(dòng)直線導(dǎo)軌全長(zhǎng)范圍連續(xù)移動(dòng)（下稱“導(dǎo)軌全行程伺服驅(qū)動(dòng)移動(dòng)四主軸加工”方案），此方案鉆孔精度可達(dá)到要求，但換型號(hào)不方便；二是在行程很短的伺服滑臺(tái)上安裝可以移動(dòng)的液壓虎鉗、配合固定虎鉗交換夾緊和松開直線導(dǎo)軌，每次移動(dòng)一個(gè)孔位，完成直線導(dǎo)軌全部孔的加工（下稱“導(dǎo)軌液壓夾緊交換驅(qū)動(dòng)四主軸加工”方案），這種方案孔距累積誤差難以做到合格，比如，相鄰孔距偏差即使只有0.01mm，60多個(gè)孔，累計(jì)偏差就超過了0.6mm，由于導(dǎo)軌鉆孔時(shí)伸長(zhǎng)或縮短重復(fù)性差，即使通過數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償滑臺(tái)誤差，累積誤差也難以穩(wěn)定解決。
?。?）單主軸移動(dòng)、分工步加工方案。即采用1個(gè)傳統(tǒng)的單頭動(dòng)柱鉆孔機(jī)，先鉆完所有底孔，再回去從第一個(gè)孔開始逐一鉆沉孔、沉孔孔口倒角，各工步分次鉆削，采用這一方案的國(guó)產(chǎn)機(jī)床成本比較低，但效率也很低。
?。?）單主軸移動(dòng)、成型復(fù)合刀加工方案。采用復(fù)合鉆頭1次鉆削底孔、沉孔和孔口倒角，刀具成本很高，對(duì)機(jī)床剛性要求非常高。
?。?）雙主軸單驅(qū)加工方案。此方案是在傳統(tǒng)動(dòng)柱鉆孔機(jī)的Z軸滑板上固定安裝兩個(gè)主軸，配合完成底孔、沉孔和孔口倒角。方案與“單主軸移動(dòng)、成型復(fù)合刀加工方案”相比，效率相當(dāng)，但刀具費(fèi)用有所降低，沉孔還是必須完全用成型刀锪孔，刀具消耗成本仍然比較高。
?。?）三主軸單驅(qū)加工方案。此方案是在傳統(tǒng)動(dòng)柱鉆孔機(jī)的Z軸滑板上固定安裝3個(gè)主軸，配合完成底孔、沉孔和孔口倒角。方案與“雙主軸移動(dòng)、主軸單驅(qū)加工方案”相比效率有所提升，刀具費(fèi)用降低，但3個(gè)頭固定，鉆頭更換時(shí)調(diào)整麻煩，加工效率與沉孔深度和倒角均勻性質(zhì)量難以兼顧，工人往往會(huì)犧牲加工質(zhì)量。
?。?）三主軸三驅(qū)加工方案。此方案是在動(dòng)柱鉆孔機(jī)的立柱上安裝3個(gè)滑臺(tái)，每個(gè)滑臺(tái)上安裝一個(gè)鉆削頭，每個(gè)鉆削頭獨(dú)立通過伺服驅(qū)動(dòng)鉆孔。3個(gè)主軸可以獨(dú)立控制深度，配合完成底孔、沉孔和孔口倒角。方案與“三主軸移動(dòng)、主軸單驅(qū)加工方案”相比效率明顯提升，刀具費(fèi)用降低。本機(jī)優(yōu)點(diǎn)是效率較高，質(zhì)量合格率高。缺點(diǎn)是機(jī)床成本較高。
（7）三主軸三驅(qū)加工方案加底面倒角。此方案是在“三主軸移動(dòng)、主軸三驅(qū)加工方案”的基礎(chǔ)上，底面加1個(gè)倒角動(dòng)力頭，1次裝夾完成導(dǎo)軌所有孔的加工。本機(jī)優(yōu)點(diǎn)是效率高、質(zhì)量合格率高。缺點(diǎn)是機(jī)床成本高。
![[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！](/uploads/allimg/200330/1-20033016225W57.png)
圖2 本文直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)方案
1.鞍座；2.立柱；3.三組雙聯(lián)銑削主軸；4.工作臺(tái)與夾具；5.床身
?。?）本文方案是在主軸三驅(qū)加工方案的基礎(chǔ)上，將單排的三主軸更改為三組雙聯(lián)銑削主軸，研發(fā)設(shè)計(jì)出一種新型的“雙排三主軸三驅(qū)加工方案”的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)，同時(shí)鉆削兩根導(dǎo)軌，成倍地提高了加工效率。
（2）本文直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)的三組雙聯(lián)銑削主軸。如圖3所示，為本文自主研發(fā)設(shè)計(jì)的雙聯(lián)精密銑削主軸，采用高剛性精密主軸軸承組合，控制主軸軸向圓跳動(dòng)和徑向圓跳動(dòng)精度都在0.01mm以內(nèi)，這樣的主軸可以用于自銑直線導(dǎo)軌安裝定位面、保證兩條導(dǎo)軌定位基準(zhǔn)面與兩排主軸的同步平行度，鉆孔時(shí)定位精度較高，無須中心鉆定位即可滿足鉆孔定位精度的要求。
![[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！](/uploads/allimg/200330/1-200330162352b5.png)
圖3 三組雙聯(lián)銑削主軸安裝
（3）雙排三主軸三驅(qū)加工方案高質(zhì)量高效率工作的原理。如圖4圖示，每列的三個(gè)主軸軸承一次成形生產(chǎn)加工2個(gè)滑軌的底孔、沉孔和孔倒角，以配對(duì)一個(gè)直線滑軌。每列的第一個(gè)主軸安裝比沉孔稍小的規(guī)范麻花鉆，開啟沉孔，留有細(xì)微的馀量；第二個(gè)主軸用第一個(gè)主軸開洞，全自動(dòng)放心，減少孔的剩馀一部分的薄厚，操縱同軸度；第三個(gè)主軸安裝帶導(dǎo)向性的鏜孔數(shù)控刀片，鏜孔的細(xì)微馀量和倒圓角由于沉孔的大部分切削工作量由成本更低、鉆孔效率更高的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭代替、大幅度降低了昂貴的成型锪孔刀的消耗。
![[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！](/uploads/allimg/200330/1-200330162524940.png)
圖4 雙排三主軸三驅(qū)加工方案高質(zhì)量高效率工作的原理示意
本方案可快捷地優(yōu)化3組鉆頭配合分擔(dān)鉆削量，讓3組鉆頭工作時(shí)間更加平均，節(jié)省鉆削時(shí)間。
另外，底孔倒角可在機(jī)床自動(dòng)鉆孔時(shí)間范圍內(nèi)，由工人用普通設(shè)備手動(dòng)完成，或者用另行配套的、很低成本的全自動(dòng)氣動(dòng)倒角機(jī)完成，不影響整體鉆孔效率和質(zhì)量水平。
?。?）本文方案的機(jī)床主軸布局分析。本文方案鉆孔范圍包括了滾珠導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌從15mm到65mm的全部規(guī)格，相鄰孔距有30mm、40mm、52.5mm、60mm、80mm、105mm、120mm等尺寸，采用覆蓋上述孔距的最小公倍數(shù)方案，并考慮調(diào)整效率、機(jī)床成本及加工效率等因素，將上述3組主軸兩兩之間中心距分240mm（參考圖4）和315mm兩種距離布局，只需調(diào)整1次就可以滿足上述所有孔距的加工要求，本文設(shè)計(jì)了快速定位調(diào)整裝置，調(diào)整非常方便快捷。
?。?）X軸動(dòng)柱驅(qū)動(dòng)方案分析。本文采用自身已經(jīng)成熟應(yīng)用到型材加工中心的齒輪齒條驅(qū)動(dòng)方案，并選用高精度磁柵尺作閉環(huán)控制，以保證精度的穩(wěn)定性。本文在床身設(shè)計(jì)上也預(yù)留了動(dòng)螺母滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)方案，供更加信任滾珠絲杠傳動(dòng)方案的用戶選擇。
（6）夾具設(shè)計(jì)與夾緊方案分析。集中控制的壓緊機(jī)構(gòu)，保證定位夾緊可靠。可調(diào)整壓緊頭，能適應(yīng)不同型號(hào)導(dǎo)軌快速換型調(diào)整。由于導(dǎo)軌形狀差異很大，有的側(cè)面上下等寬，有的不等寬，因此，除15mm型號(hào)采用兩邊抱住夾緊外，其余型號(hào)都只壓緊導(dǎo)軌下側(cè)面，而在頂面的另一側(cè)設(shè)置防止導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)的限位蓋（見圖5）。
![[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！](/uploads/allimg/200330/1-20033016261JB.png)
圖5 夾具示意
切削排水管道便捷:數(shù)控車床設(shè)計(jì)方案為多種多樣型號(hào)規(guī)格同用一套夾具，在夾具上設(shè)立導(dǎo)孔設(shè)定躲避孔，這種孔在具備排水管道作用的另外，在夾具支撐板抗壓強(qiáng)度的容許范疇內(nèi)，在2個(gè)拉力中間設(shè)計(jì)方案切削排水口，鉆屑立即掉入正下方的全自動(dòng)切削排水口，清理十分便捷。
延用主軸電計(jì)選用一個(gè)主軸電機(jī)，歷經(jīng)3:1減速比降速組織推動(dòng)1組2個(gè)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)方案主軸強(qiáng)制性制冷系統(tǒng)，容許主軸連續(xù)地長(zhǎng)期工作中。掃
（1）最小鉆孔能力評(píng)估。制約最小鉆孔能力的是主軸轉(zhuǎn)速，如果采用硬質(zhì)合金鉆頭，需要的最高轉(zhuǎn)速約3000r/min，本文采用10000～12000r/min的伺服主軸電動(dòng)機(jī)，可以滿足用戶要求。
（2）最大鉆孔能力評(píng)估。制約最大鉆孔能力的是主軸輸出轉(zhuǎn)矩，45mm規(guī)格直線導(dǎo)軌沉孔直徑為20mm，65mm規(guī)格直線導(dǎo)軌沉孔直徑為26mm，選用7.5kW/47.7N·m主軸電動(dòng)機(jī)，主軸輸出最大轉(zhuǎn)矩超過170N·m，可以滿足所有孔的加工。如果用戶僅僅加工35mm以下導(dǎo)軌，可以選5.5kW/34.7N·m的主軸電動(dòng)機(jī)。
（3）影響機(jī)床鉆孔能力的其他因素。機(jī)床的各軸推動(dòng)力、機(jī)床的各軸滑軌剛度、各軸滾珠絲桿和螺絲支撐板滾動(dòng)軸承的承載力等要素危害機(jī)床的銑削能力，文中的設(shè)計(jì)方案按打孔直徑26mm的規(guī)定開展設(shè)計(jì)方案配對(duì)，考慮各型號(hào)規(guī)格直線滑軌的銑削規(guī)定。
（4）各種數(shù)控直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)方案對(duì)比分析（其中，A鉆孔時(shí)間為1根4m25mm規(guī)格導(dǎo)軌用時(shí)）如附表所示。
|
直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)方案
|
A鉆孔時(shí)間/min
|
B設(shè)備單價(jià)加權(quán)/萬元
|
C質(zhì)量＋成本系數(shù)加權(quán)（范圍1—10、評(píng)分理由）
|
D加權(quán)成本系數(shù)＝A×B×C
|
綜合競(jìng)爭(zhēng)力排名
|
|
導(dǎo)軌全行程伺服驅(qū)動(dòng)移動(dòng)四主軸加工
|
25
|
20
|
2（沉孔倒角質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加權(quán)）
|
1 000
|
7
|
|
導(dǎo)軌液壓夾緊交換驅(qū)動(dòng)四主軸加工
|
30
|
15
|
10（累積誤差不合格，偶爾2mm誤差大風(fēng)險(xiǎn)）
|
4 500
|
9
|
|
單主軸移動(dòng)、分工步加工
|
60
|
10
|
2（低成本設(shè)備沉孔倒角質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加權(quán)）
|
1 200
|
8
|
|
單主軸移動(dòng)、成型刀復(fù)合加工
|
20
|
25
|
2（刀具成本、底面倒角加權(quán)）
|
1 000
|
6
|
|
雙主軸單驅(qū)加工
|
20
|
20
|
1.8（底面倒角成本、刀具成本和沉孔質(zhì)量加權(quán)）
|
720
|
5
|
|
三主軸單驅(qū)加工
|
18
|
22
|
1.5（底面倒角成本、沉孔質(zhì)量加權(quán)）
|
594
|
3
|
|
三主軸三驅(qū)加工
|
10
|
50
|
1.2（底面倒角成本加權(quán)）
|
600
|
4
|
|
三主軸三驅(qū)加工加底面倒角
|
10
|
55
|
1（國(guó)產(chǎn)機(jī)估價(jià)，臺(tái)灣某品牌超20萬美元）
|
550
|
2
|
|
雙排雙主軸三驅(qū)加工
|
5
|
63.8
|
1.2（底面倒角成本加權(quán)）
|
383
|
1
|
各種數(shù)控直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)方案對(duì)比分析表
本文研發(fā)的新型直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)，設(shè)計(jì)了由三個(gè)獨(dú)立伺服軸驅(qū)動(dòng)的三組雙聯(lián)減速精密主軸，已經(jīng)生產(chǎn)的樣機(jī)加工100根4m25mm規(guī)格的直線導(dǎo)軌樣品經(jīng)過檢測(cè)，任意兩孔孔距誤差全部在±0.2mm以內(nèi)，絕大部分孔距誤差實(shí)測(cè)在±0.1mm以內(nèi)、孔徑在設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)、倒角均勻，加工質(zhì)量合格。每?jī)筛鶎?dǎo)軌加工時(shí)間可控制在10min之內(nèi)（平均每根5min），加工效率是其他直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)的2～12倍，達(dá)到了高質(zhì)量高效率的研發(fā)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
以上就是關(guān)于"[直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)]幾中高效率的直線導(dǎo)軌鉆孔機(jī)設(shè)計(jì)介紹！"的詳細(xì)介紹了，更多內(nèi)容關(guān)注博智達(dá)直線電機(jī)官網(wǎng)其他資訊！
