摘　要：在大功率、大扭矩重型机床的使用中，为保证运动平稳、控制精确，对机床导轨副的要求比普通机床要高，特别是对导轨副在减小爬行、加速响应、抗振能力等方面的要求更是如此。介绍了一种重型卧式铣床垂向复合导轨副的组成结构、安装调试、工作原理和实际应用效果。
关键词：重型卧式铣床；复合导轨；精加工；重切削
在大功率、大扭矩重型机床的使用中，为保证运动平稳、控制精确，对机床导轨副的要求比普通机床要高，特别是对导轨副在减小爬行、加速响应、抗振能力等方面的要求更是如此。目前在重型高精度机床的进给运动系统中，导轨副普遍采用液体静压或直线导轨组合镶钢贴塑导轨的结构形式。其中液体静压导轨是采用在运动部件滑动面上与导轨接触面之间设置静压腔，通过对压力油的流量或者压力进行控制，在滑动面与导轨接触面之间产生高刚性的静压承载油膜，使运动部件浮起，即导轨与摩擦副之间不产生直接接触，因此摩擦和磨损都很小，能较好地满足重型机床导轨的要求；但是静压导轨对电气和液压控制设备的可靠性要求较高，结构复杂，成本较高，维护困难，且导轨静压油易对环境造成污染。而直线导轨组合镶钢贴塑导轨的方式，则是一种将直线导轨的高精度、高响应性和贴塑（注塑）导轨的高承载和良好抗振性相结合的一种导轨形式；这种方式易操作，结构简单，维护方便；但是由于安装结构和布局方式的限制，这种导轨形式比较适合受正压力的机床运动部件，而不适合受到较大颠覆力矩、结构相对紧凑的垂向运动部件，如卧式机床的主轴箱等。
本项应用的研究目的在于针对现有导轨副结构的不足，提供一种结构简单、成本较低、动态响应能力强、精度高、抗振性好的重型卧式铣床垂向导轨副。
1　重型卧式铣床垂向复合导轨副
重型卧式铣床垂向导轨副结构如图1所示，包括立柱、一对固定于立柱上的导轨、压板、运动部件（主轴箱）、重载直线滚动块、滚动块调整垫片、调整镶条、贴塑板等。其结构特征为：在立柱上固设有一对镶钢导轨，在运动部件（主轴箱）及压板的运动接触面粘接贴塑板，运动部件（主轴箱）及压板的每个运动接触面安装一对重载直线滚动块，镶钢导轨的表面与运动部件贴塑板和直线滚动块滚动面相接触；同时将一对重载直线滚动块安装到可调整的镶条内，作为间隙调整的环节。
在满足机床几何精度的前提下，通过对贴塑面的刮研、滚动块调整垫片的调整，满足重载滚动块的滚动面高于贴塑板的滑动面0.02～0.04mm的要求，同时通过调整压板和调整镶条，保证重载滚动块与立柱导轨间产生相当于重载滚动块额定动载荷10%～20%的预载荷。

　　2　工作原理
重型机床在进行主轴负载较小的直线或圆弧插补精加工时，由于贴塑板滑动面与导轨面之间存在预留间隙，几乎不发生滑动接触，整个运动系统的负载由重载滚动块来承受，而滚动块直线运动精度高、动态响应灵敏、摩擦系数低的运动特性正好适合这类型的加工要求。在实际运用中，机床测试直径φ200的偱圆精度可以达到0.02mm以内，铣削圆弧面表面粗糙度Ra＜1.6μm。
机床在进行大功率、大扭矩的重切削时，较大的切削负载会引起滚动块滚动面及运动部件的本体发生微量变形，使得贴塑板滑动面与导轨面紧密接触，此时贴塑板滑动面和重载滚动块可以同时承受负载，而贴塑面的介入会大大提高机床运动部件与导轨的接触刚性，有效抑制运动部件的振动，满足高负载加工的要求。在实际应用中，该重型卧式铣床垂向复合导轨系统能够满足主轴输出功率71kW、输出扭矩7000N·m的重切削要求。

　　3　小结

　　本复合导轨具有结构简单、成本较低、性能稳定、抗振性好等优点，能同时适应大功率、大扭矩重型机床的高精度加工和重切削加工，在实际产品应用中也体现出了良好的效果。