CN1004968B - 机床溜板的支承组件 - Google Patents

Abstract

具有燕尾式导轨的一台机器有一个溜板。采用四套循环式直线滚动导轨支承组件导向溜板。溜板的每一端上两套支承组件同两个导轨啮合。每个支承架组件安装在支承体上，支承体固定在溜板上。其中一个支承架组件的滚动支承面同导轨的上水平面啮合，而另一个支承架组件的滚动支承面同导轨向下的倾斜面啮合。同导轨倾斜导向面啮合的支承架组件可旋转地支承在偏心圆柱段上。偏心段能使支承架组件向着和离开导轨倾斜导向面移动，给支承组件预加载，以及精确地使溜板相对于导轨校准。

Description

机床溜板的支承组件

这是一项关于机器溜板的支承组件的发明。更确切地说，这项发明涉及在一对导轨上精确地导向一个溜板的支承装置。

许多机器安装了一对导轨，它用来导向一个在直线路径上运动的溜板。为了减少溜板与导轨导向面之间的摩擦，在一些机床中它们之间安装滚动导轨支承。这些支承装置经常以循环式直线滚动导轨块的型式装在溜板上，并与导轨的导向面啮合。虽然这样一种结构在许多机器中能满意地使用，但是它们经常是昂贵的，结构复杂，而且要求专门设计导轨。此外，在那些溜板运动准确度极高且又是必需的机器中，这样一种结构不总是能很好地使用。为了获得溜板运动极高的精度，预加载和滚动导轨支板的精密调正是最重要的。

目前这项发明其主要目的是在减磨支承组件结构中加了一个循环式的滚动导轨支承架，该支承架适于装在溜板上，并且能将支承预加载到预先确定的安全程度。

这项发明的另一个目的是提供一个上述型式的支承组件，它能够经济地被加工出来，且适于用在普通燕尾式或矩形的导轨上。

这项发明的第三个目的是提供一个上述型式的支承组件，这个组件的结构能使装在导轨上的溜板相对于导轨精密校准。

目前这项发明的再一个目的是提供一个上述型式的支承组件，该组件能够自身校准，以便调节加在溜板上的载荷引起的偏移。在溜板上安装支承组件时，没有在组件或机床导轨上施加过大或局部应力。

本发明提供了一种为在机器上沿平行分开的导轨作直线运动而安装的机器溜板的支承组件，每一导轨具有一对分开的平导向面，一个支承体固定在溜板上，一对分开的减摩支承架装在支承体上，其特征为支承架中的滚子构成两个平支承面，各与导轨上的每个导向面接触，该滚子的轴线与溜板的运动路线垂直延伸，支承体有一对分开的轴向对准的孔，孔的轴线沿长度方向延伸，精确地与溜板的运动路线平行，一根轴可旋转地支承在孔中，轴上不转动地带有一个圆柱段，延伸在孔相对的两端之间，一个调整块可转动地支承在圆柱段上，相对于一平行于溜板的运动路线的轴线作升降运动，支承架之一装在调正块上，可响应轴在相反方向上的旋转作朝向或离开孔的轴线的运动，有锁紧件用来将轴锁紧在一旋转调整位置上。

目前这项发明的其他一些目的、特点和优点结合下面附图的说明将显而易见。

图1是机器部分组件的透视图。它包括一个溜板，溜板用支承组件装在燕尾式导轨上，支承组件是根据目前这项发明而制造的其中一种型式。

图2是支承组件分解成零件的透视图。

图3是支承组件的顶视图。

图4是部分零件局部剖视的支承组件的正视图，透视方向如图3中的箭头4所示。

图5是支承组件的侧视图。

图6是支承组件局部剖开的侧视图。为了说明滚动体支承架的调正方式，图中进行了局部剖视。

图7是根据目前这项发明而制造的支承组件的另一种具体结构的顶视图。

图8是示于图7的支承组件的正视图。

图9是该支承组件的剖视图。沿图7中9-9线进行剖视。

图10是一个剖视图，沿图8中10-10线剖视。

图1表示了一台机器10，它具有床身12，在床身上牢固地安装了一对平行度高的燕尾式导轨14。每一个导轨14具有一个顶部平直的导向面16和一个侧面的向下向内倾斜的平直的导向面18。为使溜板20沿导轨14长度方向运动，采用了四个支承组件22导向。溜板每一边相邻与相对的端部安装两个支承组件。在溜板20一边上的支承组件22最好是与溜板相对边的支承组件22横向对齐。

每一个支承组件22包括一个支承体24，如图2所示，它含有一个精密机械加工的矩形上支座26，该支座有一对侧板28，采用螺钉30和定位销钉32将侧板固定在支座26的每一端面上。为了牢固地把侧板28固定在溜板20的底部，上支座26具有一组孔34，它适于安装螺钉（图中未表示）。一个精密机械加工的矩形槽36沿纵向延伸到支座26底部的端面。一个直线滚动支承架38用螺钉40安装在槽36中（图4）。滚子41沿支承架38的基面横向伸展，形成了一个平直的支承面，该面精确地垂直于侧板28相对的两个内侧面，且适于精确地平稳地同导轨14的上部导向平面滚动配合。

每一个侧板28具有一个下支臂42。每一个下支臂上有一个精密机械加工的孔44。当两侧板安装到支座26上时，两孔44是共轴的。在两孔44内支承一根淬火处理的转轴46，轴的每一端车成螺纹如48那样，而且有精密研磨的圆柱支承段50，它与螺纹端48邻接。支承段50与精密机械加工孔44紧配合。转轴46的中部具有精密研磨的一圆柱段52，它相对于轴46的相反两端部分是偏心的，圆柱段52的两端终止于平轴肩53。轴肩53与轴46的轴线垂直。偏心圆柱段52的长度与侧板28的下支臂42的两相对内侧面的垂直距精密地相符。如图6所示，标明轴46的中心线是56偏心圆柱段的轴线是58。

调正块60装于轴46的偏心圆柱段52上。另一个类似于支板38的循环式滚动支承架62安装在调正块60的平面64上。平面64精确地与轴46的偏心圆柱段52的中心线平行。支承架62用螺钉66固定在平面64上。滚子41跨过支承架62上部平面横向伸展，形成了一个平直的支承面。该面精确地平行于轴46的轴线。而且适于与两导轨14的倾斜导向面18配合。支承架62和调正块60的长度比轴46偏心圆柱段52的长度略短一点。

如果要求的话，可在侧板28上加工螺纹孔63，螺纹孔63加工于希望能安装污物防护屏的地方，用螺钉65固定。

支承体24的上述每一个另件的设计和结构能容易机械加工，容易装配，且精度很高。各另件的关键面可磨成平的，不难达到很高的精度。同样地，各孔可加工成所需要的尺寸和精确地定位。因此，当另件装配到支承体24上时，在关键地方的尺寸公差要求容易实现。

将理解，两侧板28固定在上支座26两端面之前，支承架62的组件和调正块60先装在轴46上，轴的两端穿过孔44。将销钉67装在每一块侧板28上，并且延伸到调正块60的两侧面，这样在轴46的偏心圆柱段52上把调正块60和支承架62限制到在相反方向上可旋转的程度。在轴46的偏心圆柱段52上一个径向延伸的销钉68穿过调正块的切口部分70。如图6所示，止档72确定了切口部分78的弧形相对的端头，靠销钉68连接，限制轴46在支承体24中可旋转的程度。

将理解，四个支承体24按图1所表示的方式安装在溜板20上之后，轴46能在相反方向上旋转，朝着和离开导轨倾斜面18移动每一支承体24上的支承架62。基于这样一个目的，为了使轴同扭矩扳手上的改锥头啮合，最好在每一根轴46的相反两端面上铣一个槽，如图中74所示。凭着每一根轴46的偏心圆柱段，当在一个方向上旋转轴的时候，每一支承架62将从轴46的轴线移开，朝着啮合的导轨倾斜面18移动;当在相反方向上旋转轴的时候，支承架62将从导轨倾斜面18退回或移开，并朝着轴46的轴线移动。以这样一种方式独立地移动支承架62的能力具有双重作用，它能够在支承组件上加一个所要求的预载：而且也能够使溜板20的纵向中心线相对于导轨14精确地校准。例如，在溜板20一边的支承体24上的轴46旋转使支承架从相结合的导轨倾斜面18退回;而相反一边的支承体24上的轴旋转，驱使支承架对着另一导轨倾斜面18移动，就会使整个溜板在两个导轨的横向方向上移动。另一方面，如果溜板一边上的支承体两根轴46在相反方向上旋转，而溜板相反一边上的支承体的轴也在相反方向上旋转，溜板20就可在两导轨的水平面上轻微旋转。虽然这一调正范围小，然而在标准组件中这一调正范围能够是极精密的，将使其可能校正机械加工误差。

关于加在支承组件和导轨的预加载的大小，限定轴46的旋转运动和它在调正块60的布局是非常重要的。在图6所示的布局中销钉68的两指示位置的支柱72角向相隔约90°，销定68固定在轴的偏心圆柱段52上。如图6所示，当它处于圆弧行程中间位置时，使轴46的轴线56和偏心圆柱段52的轴线58处在一个平面上，该平面通常与支承架62中的滚动支承面所构成的平面平行。当把销钉和轴46相对于支柱72安装成如图6所示的样子时，就可阻止轴旋转到这样一个位置，在该位置上轴线56，58处在一个平面上，这个平面与支承架62的滚动支承确定的支承平面垂直。防止轴旋转到接近于这个“死心”位置是重要的，以便防止加在轴上比较小的扭矩产生过大的力的可能性，这样就避免了偶然破坏支承和导轨两者或两者之一的可能性。

以这样一种方式限定转46旋转到图6所示的程度，发现支承接触了一个导轨之后，预加载力几乎随作用在轴上的扭矩成正比变化。这样一来，如果对于一个具体的轴和支承组件，例如这一比例是14比1，那么操作者知道，轴上50磅的扭矩将在支承组件上产生约700磅的预加载力。

在一个或另一个方向上将每一根轴旋转到获得所要求的预加载的程度，并使溜板在导轨上得到了适当校准之后，可用紧固螺母78在侧板28下支臂42的外侧面将轴锁紧在它们的调正位置上，下支臂侧面与螺母之间放锁紧垫圈80。象前面所指出的那样，调正块60和支承架62的装配长度比轴46的偏心圆柱段52略短一些。同样地，偏心圆柱段52的长度与侧板28内侧面之间的距离精确地一致因此，用紧固螺母28产生的侧板28下支臂42的最小偏移，就足以坚固地把相对轴肩53夹紧在下支臂42的内侧面，这样就把轴锁紧在抵抗旋转的位置上。然而，即使轴46锁紧在抵抗旋转的位置上，仍允许调正块60的组件和支承架62在支承体24中最低限度地轻微转动。这是目前这项发明的一个重要特点，因为它能使支承架62相对于导轨倾斜面18进行自身校准。因此，如果一个过大的横向或侧向力作用到溜板20上（一个足以弯曲或偏移支承体下支臂42的力），那么即使轴锁紧在反抗旋转的位置上，支承架62仍能在轴46的偏心圆柱段52上轻微旋转，以便使支承保持在同导轨倾斜面18平面配合状态。假如支承架62相对于轴46不能旋转，作用在溜板20上过大的侧向或横向力能导致仅支承体的一边同导轨倾斜面18配合，因而产生过大的局部应力，造成支承件和导轨两者或两者之一损坏。

在图7至图10上所表示的改进的支承组件，安装的支承体80加工成一件，而不是如图1至图6所示的三件，它包括一个支座82。为了调节将组件安装到一个溜板上的螺钉，支座82具有通孔84。支承体80包括一对彼此相隔一定距离的下支臂86，下支臂的上部用一个横向腹板互相连接。为了调节一个支承组件92，一般采用一个矩形孔90构成支承体80的支座82，该支承组件92包括一个滚动导轨支承架94，用合适的螺钉（未画出）把它固定在调正块96上。如图9和图10所示，为在一个圆柱套筒98上旋转，调正块96是轴颈配合的。而套筒98本身又偏心地不旋转地装在轴100上。为了不旋转地把套筒98装在轴100上，虽然可以采用任一合适的方法，但是实现这个连接的一个简单方法归结为在轴100上沿长度方向加工一个平面102和在套筒98上机械加工一个孔，使孔的形状与轴102的横截面相一致。在图9上标明套筒98上的孔为104。轴100支承在支座82精确校准的孔106中。孔106的轴线精确地平行于支座82的顶部安装面108。轴100是精密磨光的螺栓，一端车成螺纹，如图中110所示，另一端是一个放大的非圆端头112。在螺栓体邻接端头112处安装了一个弹簧垫圈114，靠一个孔非旋转地保持在那里，孔的形状与大小和轴100在此处横截面相适应。弹簧垫圈有一个弧形缺口116，绕它的圆柱表面的张角约90°缺口116相反的端面靠止推销钉118限制轴100旋转。基于同样的目的，如图6所示的具体结构上的弧形缺口70中的销钉68的设置一样，这个销钉和缺口的结构防止轴100和轴上的偏心安装的套筒98接近死心位置，靠端头112同转动工具啮合，当轴106在相反方向上从图8、9和10所示的位置旋转时，支承块94垂直地向着和离开轴的轴线移动。

在支承体80下支臂86的下部安装了另一个支承组件92，它与上述的支承组件一样，包括一个轴100，一个偏心安装在轴上的圆柱套筒98，一个与套筒98颈配合的调正块96，一个滚动导轨支承块94，它固定在调正块96上。下面的轴100被支承在彼此相隔一定距离的靠近下支臂86底部的校准的孔120中。象前面所述的具体结构一样，止推销钉122安装在其中一个下支臂86上。来限定支承组件92的旋转。在所有方向，与前面所述的支承组件一样，下面支承组件的调正是非常重要的。即使调正上部支承组件也将理解，溜板的一端或两端相对于溜板的另一端或溜板的另一边可以升高和降低。在上部支承组件调正到所要求的位置以后，在具有螺纹的轴的端头可拧紧螺母124，保持这一位置不变。而后参照图1至图6，按前述的方式再将下面的支承组件92进行调正，使其相对于导轨达到所要求的预加载，这时将下面轴上的螺母124拧紧，就将与其有关的支承组件保持在锁闭位置上。

可观察出，在支座82上的孔90上互相对置的平面和下支臂86下部互相对置的平面用凸台126来构成。凸台126的平面精确地与轴100的轴线垂直，而且两平面126相隔一个精确的距离。同样也将理解，圆柱形套筒98在长度上加工到所要求的尺寸，使其在凸台126之间的配合是紧配合，而调正块96和支承架94的长度比套筒98稍短点，使支承块94在套筒98上自由旋转。当螺母124在轴100的端头螺纹处拧紧时，支承体的邻接部分能偏移到足以将套筒98锁紧在它们的调正后的位置上。

支座82的设计能使凸台进行精密机械加工，达到所要求的尺寸。因此，就象图1至图6所指明的上述具体结构那样，图7至图10所示的具体结构中各另件的关键表面同样能够毫无困难地机械加工到很精确的尺寸。同样，也能把所需要的孔加工成所要求的尺寸，在支承组件的各另件上很精确地定位。

虽然已表示和说明了支承组件同燕尾式导轨的啮合，但是也很容易理解，稍微做些显而易见的改进，这项发明的支承组件也能够用在采用矩形导轨的机器溜板上。在矩形导轨的情况下，将每一支承体24，80设计成能支承一组或者二组支承架，每一组支承架相对配置，以便提供两个平行的相隔一定距离的平直支承表面。为了在轴46，100的偏心部分上旋转，类似地支承每组中的一个或两个支承架。当在同样的支承体上采用两组支承架时，四个支承架垂直地与矩形导轨的全部四个导向面啮合。

Claims (14)

1、为在机器上沿平行分开的导轨（14）作直线运动而安装的机器溜板（20）的支承组件（22），每一导轨（14）具有一对分开的平导向面（16、18），一个支承体（24）固定在溜板（20）上，一对分开的减摩支承架（38，62）装在支承体（24）上，其特征为支承架（38，62）中的滚子（41）构成两个平支承面，各与导轨（14）上的每个导向面（16，18）接触，该滚子（41）的轴线与溜板（20）的运动路线垂直延伸，支承体（24）有一对分开的轴向对准的孔（44），孔的轴线沿长度方向延伸，精确地与溜板（20）的运动路线平行，一根轴（46）可旋转地支承在孔（44）中，轴（46）上不转动地带有一个圆柱段（52），延伸在孔（44）相对的两端之间，一个调整块（60）可转动地支承在圆柱段（52）上，相对于一平行于溜板（20）的运动路线的轴线作升降运动，支承架（38，62）之一装在调正块（60）上，可响应轴（46）在相反方向上的旋转作朝向或离开孔（44）的轴线的运动，有锁紧件（48，78）用来将轴锁紧在一旋转调整位置上。

2、如权利要求1所述的支承组件，其特征为有止挡（68，72）沿相反的方向，在完全伸展位置和完全收缩位置之间限制轴（46）的旋转，该止档（68，72）设置成防止轴（46）转过这样一个角度，在该角度偏心圆柱段（52）的轴线与轴（46）的轴线共处的平面大体上与一个支承架（62）的支承面垂直。

3、如权利要求2所述支承组件，其特征为止挡（68，72）设置成，当轴（46）旋转到在其完全伸展和完全收缩位置之间的大体中间位置时，偏心段（52）的轴线与轴（46）的轴线共处的平面大体上与一个支承架（62）的支承面平行。

4、如权利要求3所述的支承组件，其特征为轴（46）可从所述中间位置向两侧转动45°角。

5、如权利要求1所述的支承组件，其特征为导轨（14）的导向面（16，18）之间有一锐角夹角，并有止挡（67），用来限制调整块（60）在相反方向上相对于支承体（24）在一小范围内转动，从而使一个支承架（38、62）的支承面通常以一大体相等于上述夹角的锐角倾斜于另一支承架（38，62）的支承面。

6、如权利要求1所述的支承组件，其特征为圆柱段（52）的长度与下支臂（42）两相对内侧面之间的距离精确一致，锁紧件（48，78）将下支臂（42）夹紧在圆柱段（52）的相反两端（53）上。

7、如权利要求6所述的支承组件，其特征为轴（46）两端制有螺纹（48），锁紧件包括轴端螺母，适合于在邻接的下支臂外侧面拧紧。

8、如权利要求1所述的支承组件，其特征为支承体（24或80）有一个大体矩形的支座（26或82），支臂（42或86）刚性地固定于其相反两端，支座带有在其相反两端之间延伸的槽（36或90），支承架（38或94）之一装在槽（36或90）中。

9、如权利要求8所述的支承组件，其特征为下支臂（86）的自由端之间构成一个开口，上述槽定位成使一个工具可以沿大体垂直于支座（82）的方向伸过槽（90），一个较小的工具可以沿大体垂直于第一个工具运动路线的方向伸过上述开口，来加工支承体上每一对对准的孔（106120）周围互相面对的部分。

10、如权利要求1所述的支承组件，其特征为轴（46）的两端制有螺纹来装上螺母（78），螺母拧紧时，就将支臂（42）的面夹紧到圆柱段（52）的端面上。

11、如权利要求1所述的支承组件，其特征为溜板（20）一边的支承组件（22）与溜板（20）另一边的支承组件（22）横向对齐。

12、如权利要求10所述的支承组件，其特征为每一支承组件（22）的轴（46）可独立于其它支承组件（22）的轴（46）转动调整。

13、如权利要求1所述的支承组件，其特征为导轨（14）是燕尾型的，每一导轨具有两个导向面（16，18）导向面之间以一锐角夹角互相倾斜。

14、如权利要求1所述的支承组件，其特征为支承体（24或80）有一对彼此分开的侧板，其中带有第二对轴向对准的孔（106），该孔的轴线精确地平行于上述首先提过的孔（44或120）的轴线，一根第二轴（100）可旋转地支承在所述后提到的孔（106）中，第二轴有一个圆柱段（98），可旋转地固定在两侧板孔（106）端周围的互相面对的部份之间，该后提到的圆柱段（98）与后提到的轴（106）的轴线偏心，一个调整块（96）可转动地支承在后提到的轴（100）的偏心部分98上，上面先提过的支承架（94）之一装在第二提到的调整块（96）上，借助于转动第二提到的轴（100），可作朝向或离开第二提到的轴线的调整，一个锁紧件（110，124）用来将后提到的轴（100）在一旋转调整位置锁紧。

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