1.本发明属于直线电机领域，特别涉及一种可用于机床进给轴的直线电机模组。
背景技术：
2.数控机床的进给运动通常由多个直线模组搭建形成坐标轴，通过数控系统的位置控制信息，将其转换成相应坐标轴的直线进给运动和精确定位运动，多轴进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。所以直线模组的机械精度及运动控制精度，是数控机床的加工精度的关键因素。
3.运动控制精度取决于模组的位置反馈装置及伺服驱动系统。位置反馈装置通过传感器检测模组的直线位移，并将其转为信号传送到数控系统中，与指令位置进行比较后，由数控系统向伺服驱动系统发出指令，纠正所产生的误差。而影响机床直线模组机械精度的因素，主要是模组直线导向机构的直线度和结构刚性，导向机构的直线度是保证模组行走的位置准确度，刚性是保证机床的在加工过程中坐标轴的抗冲击能力和运行稳定性，同时保证各轴插补联动时的运动跟随精度。
4.参见图1，常见的机床进给轴直线模组主要由动力机构、导向机构、位置编码器及防护装置组成，主要有滚珠丝杠模组、直线电机模组两种类型。两类模组的区别在于动力装置的动力转换方式不同，滚珠丝杠模组是由旋转伺服电机通过滚珠丝杠将电能产生的旋转驱动力转换为直线驱动力，直线电机模组是直接将电能转换为直线方向驱动力，不需要中间的转换机构。不管是哪类模组，都需要模组基座和直线导向机构。为保证模组刚性和稳定性，导向机构通常为直线导轨副，基座为钢制基座。直线导轨副通过螺钉固定连接在模组基座上，其导向的直线度，是在人工安装螺钉的过程中，边测量边调整来保证。为保证结构刚性，连接的螺钉需要连接牢固，同时需要增加导轨压块加紧导轨，防止螺钉在运行过程或者机床震动中松动，影响机床进给轴的运行精度和稳定性。
5.进给轴模组用的直线导轨副又有滚珠导轨和滚柱导轨两种。滚珠直线导轨和滚柱直线导轨的最直接的区别就是它们滚动的介质不同，滚珠直线导轨里边是用的钢珠，滚柱直线导轨用的是钢柱。滚珠线性导轨与滚柱线轨，最主要是承载力的差别。滚柱直线导轨在滑块中应用的是圆柱型滚子轴承，触碰总面积大，可承担很大的荷载，而滚珠直线导轨在滑块中应用的是球型滚子轴承，能承担的荷载相对性小一些。优势是因为触碰总面积小，相对应的它的摩擦阻力也小一些。总的来说，便是滚珠直线导轨速度更快，刚性稍差，滚柱直线导轨速度比较慢些，可是它的刚性好。所以在重载低速型加工机床中，一般用到的是刚性和承载力更强的滚柱导轨，而轻载荷冲击小的高速加工类设备常用阻力更小，速度更快的滚珠导轨。
6.常见的机床进给轴用直线模组中，旋转伺服电机配合滚珠丝杠模组作为动力机构的模组，优势在于能够保证加工过程中较强的位置自锁力，尤其是切削加工中能够避免因切削阻力产生位置偏移让刀现象，缺点是丝杠无法做到很长，受到长细比的限制，丝杆一般不超过2米长度，而且丝杆长期运行磨损或者因温度变化热胀冷缩，会产生轴向间隙，导致
机床进给轴精度下降和不稳定。
7.直线电机作为动力机构的机床进给轴模组，优势在于直线电机的动定子为无接触式运行，动力机构不产生磨损，且磁轨可以无限长度拼接，模组行程不受限制，能够保证稳定的进给精度，弥补了丝杆模组的缺陷。缺点在于位置自锁能力较弱，自锁强度依赖于导向机构的结构刚性，对直线导轨副的组合连接强度和精度稳定性由较高要求。
8.无论是旋转伺服电机配合滚珠丝杠模组作为动力机构的模组，还是直线电机作为动力机构的机床进给轴模组，都需要对导向机构作精密调整和组装，才能保证较高精度。
9.综合上述现状，机床进给轴用模组有以下问题待改善：
10.1、模组应简化结构，减少机构磨损，且需能够满足在各类速度工况和承载强度下的稳定性，提高模组在各类机床进给轴工况中的通用性。
11.2、现有模组的直线导轨必须要通过螺钉等紧固件安装到直线运动系统的基座中，通过螺钉的紧固件连接，螺钉若松动会导致整体机构的刚性降低，较难适用于高刚性应用需求。
12.3、直线导轨组装后的导向精度，受基座和安装面精度影响，精度误差通常会叠加，最终的产品精度必然会大于导轨自身能保证的精度。
13.4、模组组装过程繁琐，直线导轨需要做精密调节，为保证直线度精度，往往需要花费大量时间来测量和调整，制作周期长，人工成本高。
技术实现要素：
14.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可用于机床进给轴的直线电机模组，利用直线电机作为动力机构，将导向机构和模组基座集成为一体，通过滚动导向滑块承载，可以实现模组较高的结构刚性、较强的承载能力和精度稳定性，且降低了生产组装成本。
15.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
16.本发明提供一种可用于机床进给轴的直线电机模组，包括有导向基座、滑动台板、滑动机构，所述滑动台板的两侧设置有滑动机构，滑动台板通过滑动机构滑动连接在导向基座上。
17.进一步地，所述滑动机构包括有滑块、回流器、钢珠滚动体，所述滑块与滑动台板的侧边固定连接，所述导向基座的两侧设置有凸块，所述滑块的内侧面设置有与所述凸块相适配的凹槽，所述凸块滑动连接在凹槽内，所述回流器设置有两个，分别位于凸块的上侧和下侧，且回流器固定在滑块的内侧面，所述凸块的上底面与下底面分别设置有内凹的第一沟槽、第二沟槽，凹槽的上壁和下壁分别设置有内凹的第三沟槽、第四沟槽，所述第一沟槽与第三沟槽组合形成第一滚珠通道，所述第二沟槽与第四沟槽组合形成第二滚珠通道，所述回流器内设置有回流通道，凸块上侧的回流器的回流通道与第一滚珠通道组合形成第一闭合回路，凸块下侧的回流器的回流通道与第二滚珠通道组合形成第二闭合回路，钢珠滚动体滚动连接在第一闭合回路与第二闭合回路中。在本技术中，滑块通过钢珠滚动体与回流器套合在导向基座的凸块上，滑块的沟槽与凸块的沟槽相对应，钢珠滚动体能够在沟槽组合形成的第一闭合回路与第二闭合回路中循环滚动流转，为滑动台板的直线运动提供导向功能，也起到支撑滑动台板、承受负载的作用。
18.进一步地，所述钢珠滚动体包括有多个呈环形带状排列的滚珠，所述滚珠为球形结构，第一沟槽、第三沟槽的内侧面均为与滚珠相适配的圆弧形结构，使得滚珠在第一滚珠通道内与第一沟槽、第三沟槽的内侧面均呈圆弧接触；所述第二沟槽、第四沟槽的内侧面均为不规则的圆弧形结构，使得滚珠在第二滚珠通道内与第二沟槽、第四沟槽的内侧面均呈两点式接触。在本技术中，凸块上方的两个沟槽的截面轮廓为标准的圆弧型，滑块内上层的滚珠与上方的滚珠通道内的沟槽呈圆弧线接触，与常规的点接触相比，接触面更大，导向机构的承载能力和抗冲击能力更强；凸块下方的两个沟槽的截面轮廓为拼接型圆弧结构，滑块内下层滚珠与下方滚珠通道内的沟槽呈两点接触，可以进行活动调节，既能够方便安装，又能够减小摩擦力，在组装时，滑块可以利用下方的滚珠进行调节，与上方滚珠分别夹住导向基座的上下两条沟槽，实现较高的预压配合，使模组获得较高的刚性，更有效的平衡和承受各个方向的负荷和冲击。另外，若上下同为圆弧式接触，滑块组装难以实现预压调节，本技术的滑块下层的滚珠对比上方负荷小很多，模组的主要负荷在上层的滚珠，下层的滚珠的点接触不影响到模组的承载能力。
19.进一步地，所述第二沟槽、第四沟槽的内侧面均为两段圆心不同的圆弧拼接的结构。通过两段圆心不同的圆弧拼接形成不规则的圆弧结构，实现两点式接触。
20.进一步地，所述滑动机构还包括有密封片、密封压板，密封片包括有端部密封片与侧部密封片，密封压板包括有端部密封压板与侧部密封压板，端部密封片贴合在滑块的前后端，端部密封压板贴合在端部密封片外，侧部密封片贴合在滑块的外侧面，侧部密封压板贴合在侧部密封片的外侧面。密封片、密封压板能够对滑块的内部起到密封和防护的作用，避免内部的回流器与滚珠受到损伤。
21.进一步地，两个所述回流器为环形结构，在凸块及凹槽上呈上下分布，并嵌入到滑块的内侧，分别与第一滚珠通道、第二滚珠通道组合形成闭合回路，滚珠能够在闭合回路中循环流转，并通过密封片及封面压板密封防护。需要说明的是，本技术所用的回流器为现有技术，其具体结构请参见申请人之前申请的专利。
22.进一步地，所述滑块上下底面设置有螺孔，通过螺孔与滑动台板连接，滑块内设置有油路，滑块的端部设置有注油孔，能够从滑块端部将润滑油脂注入到回流器的环形滚珠通道中，实现滚珠的润滑。
23.进一步地，该直线电机模组还包括有直线电机动子、磁轨，导向基座为u型结构，凸块对称的设置在导向基座的左右两侧，磁轨固定安装在导向基座的u型槽内，直线电机动子固定安装在滑动台板的底部，且直线电机动子相对设置在磁轨的上方。在本技术中，直线电机动子通过电流产生的行波磁场，与直线电机的磁轨的磁力相互作用牵引，为直线电机模组提供直线方向的动力，带动滑动台板直线运动。导向基座采用钢质制成，的长度可以根据直线运动行程需要设定，导向基座加工好后，通过热处理提升硬度和耐磨性，并时效处理消除应力，最后精磨沟槽，以保证导向基座整体导向精度。
24.进一步地，所述滑动台板的前后两侧设置有防护罩，导向基座的前后两个端面分别固定有防护罩托板，所述防护罩的一端与滑动台板连接，另一端与防护罩托板的端面连接，滑动台板的左右两个侧面分别固定有侧面防护板，侧面防护板与防护罩将整个直线电机模组形成一个封闭的空间，能够为模组提供防护，防止异物和碎屑进入模组内部。
25.进一步地，所述防护罩包括有可伸缩的风琴式钢板防护罩，防护罩与防护罩托板、
滑动台板、导向基座之间均密封连接。风琴式钢板防护罩能够随着滑动台板的移动进行伸缩，在模组的运动过程中，实现模组的密封防护。
26.进一步地，所述滑动台板的底部还安装有光栅编码器，所述导向基座的内侧设置有与所述光栅编码器相配合的编码器光栅尺。光栅编码器、编码器光栅尺设置在模组内，能够通过防护罩、侧面防护板密封，能有效防止粉尘污染，内部为高精度玻璃光栅，为直线电机模组提供精准的位置反馈。
27.进一步地，所述直线电机动子的前后两端固定有撞击块，所述导向基座的前后两端设置有与撞击块位置相对应的缓冲器座，缓冲器座上设置有油压缓冲器。当滑动台板移动到模组行程两端极限时，油压缓冲器会撞击到滑动台板的撞击块，对滑动台板的行程起到限制和缓冲的作用。
28.本发明的优势在于，相比于现有技术：
29.集成性高：模组底座采用为u型钢质导向基座作为本体，将沟槽滑道集成设置在模组基座上，形成一体，再放入高精密磨床进行研磨，让整个沟槽滑道在底座中达到微米级的直线精度，构成一种带有精密导向功能的基座。改变了原有导轨通过螺钉连接固定在底座上安装方式，不需组装，导轨精度直接研磨实现，不需调整，避免了多种加工件组合产生的误差累计。底座与导轨融合在一起，不需再担心安装导轨的螺钉松动，连接刚性不足的情况。
30.钢球支撑结构特殊：本技术的模组的导向基座，上方两沟槽截面轮廓为标准的圆弧型，滑块内的上层滚动体钢珠与上方滚珠道呈圆弧线接触，与常规的点接触相比，接触面更大，导向机构的承载能力和抗冲击能力更强。导向基座下方两沟槽截面轮廓为拼接型圆弧结构，滑块内下层钢珠与基座下方滚珠道呈两点接触，方便安装，滑块可以利用下方的钢珠进行调节，与上方钢珠分别夹住底座的上下两条沟槽滑道，实现较高的预压配合，使模组获得较高的刚性，更有效的平衡和承受各个方向的负荷和冲击。若上下同为圆弧式接触，滑块组装难以实现预压调节，同时，滑块下层的钢珠对比上方负荷小很多，模组的主要负荷在上层钢珠，下层钢珠的点接触不影响到模组的承载能力。
31.精度更高：常见直线模组的导轨不仅需要通过出厂前的精细研磨加工保证自身精度，而且无法避免出厂后运输周转过程中的形变，使用需要配合模组基座，通过螺钉的紧固与基座连接，直线度还需要通过千分表，平尺等工具打表测量，做细微调整，以满足较高的直线度，受基座和安装面精度影响，精度误差通常会叠加，最终的产品精度必然会大于导轨自身能保证的精度。本技术的直线电机模组将沟槽滑道的精度加工环节放在与底座集成之后，研磨之后，直接保证最终的直线度，避免了中间环节的变形和误差累积，达到的精度更高。
32.刚性更高：常规的导轨通过螺钉的紧固与基座连接，增加了中间连接机构，螺钉的松紧程度会影响到整个导向系统的刚性，在刚性要求高的应用环境易发生共振。本技术直线电机模组将导向沟槽设置在模组基座上，不需螺钉连接，结构强度更高，且上层为圆弧式沟槽，与钢珠接触面大，承载能力和抗冲击能力强。下层滚珠道为两点接触式，方便调节较高预压，确保导向机构刚性。
33.结构简单，生产周期短：由于模组的模块化集成度高，模组结构组成部分更加简单，无需组装和调整导轨精度，生产出的零部件通过简单的组合就可形成模组成品，生产效
率更高。
34.通用性强：本技术直线电机模组，采用直线电机作为动力机构，可实现机床进给过程中的高速和低速运行需求，行程也不受限制，动定子无接触运行无磨损。全闭环位置反馈，精度有保证。圆弧式接触和点式接触的滑块导向机构，也能保证模组较低的运行阻力和较高的承载能力，轻载高速和重载低速工况均适用。
附图说明
35.图1是现有技术中的机床进给轴直线模组的结构示意图。
36.图2是本实施例的机床进给轴的直线电机模组的轴测图。
37.图3是本实施例的机床进给轴的直线电机模组的爆炸图。
38.图4是本实施例的机床进给轴的直线电机模组隐藏防护罩后的主视图。
39.图5是本实施例的机床进给轴的直线电机模组的剖面图。
40.图6是本实施例的第一滚珠通道的剖面图。
41.图7是本实施例的第二滚珠通道的剖面图。
42.图8是本实施例的滑动机构的爆炸图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.如图2-8所示，本发明的实现如下：
45.本实施例提供一种可用于机床进给轴的直线电机模组，包括有导向基座1、滑动台板2、滑动机构3，滑动台板2的两侧设置有滑动机构3，滑动台板2通过滑动机构3滑动连接在导向基座1上。
46.进一步地，滑动机构3包括有滑块31、回流器32、钢珠滚动体33，滑块31与滑动台板2的侧边固定连接，导向基座1的两侧设置有凸块11，滑块31的内侧面设置有与凸块11相适配的凹槽34，凸块11滑动连接在凹槽34内，回流器32设置有两个，分别位于凸块11的上侧和下侧，且回流器32固定在滑块31的内侧面，凸块11的上底面与下底面分别设置有内凹的第一沟槽12、第二沟槽13，凹槽34的上壁和下壁分别设置有内凹的第三沟槽35、第四沟槽36，第一沟槽12与第三沟槽35组合形成第一滚珠通道a，第二沟槽13与第四沟槽36组合形成第二滚珠通道b，回流器32内设置有回流通道，凸块11上侧的回流器32的回流通道与第一滚珠通道a组合形成第一闭合回路，凸块11下侧的回流器32的回流通道与第二滚珠通道b组合形成第二闭合回路，钢珠滚动体33滚动连接在第一闭合回路与第二闭合回路中。在本技术中，滑块31通过钢珠滚动体33与回流器32套合在导向基座1的凸块11上，滑块31的沟槽与凸块11的沟槽相对应，钢珠滚动体33能够在沟槽组合形成的第一闭合回路与第二闭合回路中循环滚动流转，为滑动台板2的直线运动提供导向功能，也起到支撑滑动台板2、承受负载的作用。
47.进一步地，钢珠滚动体33包括有多个呈环形带状排列的滚珠，滚珠为球形结构，第一沟槽12、第三沟槽35的内侧面均为与滚珠相适配的圆弧形结构，使得滚珠在第一滚珠通
道a内与第一沟槽12、第三沟槽35的内侧面均呈圆弧接触；第二沟槽13、第四沟槽36的内侧面均为不规则的圆弧形结构，使得滚珠在第二滚珠通道b内与第二沟槽13、第四沟槽36的内侧面均呈两点式接触，相应的滚珠接触点c见图6。在本技术中，凸块11上方的两个沟槽的截面轮廓为标准的圆弧型，滑块31内上层的滚珠与上方的滚珠通道内的沟槽呈圆弧线接触，与常规的点接触相比，接触面更大，导向机构的承载能力和抗冲击能力更强；凸块11下方的两个沟槽的截面轮廓为拼接型圆弧结构，滑块31内下层滚珠与下方滚珠通道内的沟槽呈两点接触，可以进行活动调节，既能够方便安装，又能够减小摩擦力，在组装时，滑块31可以利用下方的滚珠进行调节，与上方滚珠分别夹住导向基座1的上下两条沟槽，实现较高的预压配合，使模组获得较高的刚性，更有效的平衡和承受各个方向的负荷和冲击。另外，若上下同为圆弧式接触，滑块31组装难以实现预压调节，本技术的滑块31下层的滚珠对比上方负荷小很多，模组的主要负荷在上层的滚珠，下层的滚珠的点接触不影响到模组的承载能力。
48.进一步地，第二沟槽13、第四沟槽36的内侧面均为两段圆心不同的圆弧拼接的结构。通过两段圆心不同的圆弧拼接形成不规则的圆弧结构，实现两点式接触。
49.进一步地，滑动机构3还包括有密封片、密封压板，密封片包括有端部密封片37与侧部密封片38，密封压板包括有端部密封压板39与侧部密封压板310，端部密封片37贴合在滑块31的前后端，端部密封压板39贴合在端部密封片37外，侧部密封片38贴合在滑块31的外侧面，侧部密封压板310贴合在侧部密封片38的外侧面。密封片、密封压板能够对滑块31的内部起到密封和防护的作用，避免内部的回流器32与滚珠受到损伤。
50.进一步地，两个回流器32为环形结构，在凸块11及凹槽34上呈上下分布，并嵌入到滑块31的内侧，分别与第一滚珠通道a、第二滚珠通道b组合形成闭合回路，滚珠能够在闭合回路中循环流转，并通过密封片及封面压板密封防护。需要说明的是，本技术所用的回流器32为现有技术，其具体结构请参见申请人之前申请的专利。
51.进一步地，滑块31上下底面设置有螺孔，通过螺孔与滑动台板2连接，滑块31内设置有油路(图未示)，滑块31的端部设置有注油孔(图未示)，能够从滑块31端部将润滑油脂注入到回流器32的环形滚珠通道中，实现滚珠的润滑。
52.进一步地，该直线电机模组还包括有直线电机动子4、磁轨5，导向基座1为u型结构，凸块11对称的设置在导向基座1的左右两侧，磁轨5固定安装在导向基座1的u型槽内，直线电机动子4固定安装在滑动台板2的底部，且直线电机动子4相对设置在磁轨5的上方。在本技术中，直线电机动子4通过电流产生的行波磁场，与直线电机的磁轨5的磁力相互作用牵引，为直线电机模组提供直线方向的动力，带动滑动台板2直线运动。导向基座1采用钢质制成，的长度可以根据直线运动行程需要设定，导向基座1加工好后，通过热处理提升硬度和耐磨性，并时效处理消除应力，最后精磨沟槽，以保证导向基座1整体导向精度。
53.进一步地，滑动台板2的前后两侧设置有防护罩6，导向基座1的前后两个端面分别固定有防护罩托板7，防护罩6的一端与滑动台板2连接，另一端与防护罩托板7的端面连接，滑动台板2的左右两个侧面分别固定有侧面防护板8，侧面防护板8与防护罩6将整个直线电机模组形成一个封闭的空间，能够为模组提供防护，防止异物和碎屑进入模组内部。
54.进一步地，防护罩6采用可伸缩的风琴式钢板防护罩，防护罩6与防护罩托板7、滑动台板2、导向基座1之间均密封连接。风琴式钢板防护罩能够随着滑动台板2的移动进行伸缩，在模组的运动过程中，实现模组的密封防护。
55.进一步地，滑动台板2的底部还安装有光栅编码器9，导向基座1的内侧设置有与光栅编码器9相配合的编码器光栅尺10。光栅编码器9、编码器光栅尺10设置在模组内，能够通过防护罩、侧面防护板8密封，能有效防止粉尘污染，内部为高精度玻璃光栅，为直线电机模组提供精准的位置反馈。
56.进一步地，直线电机动子4的前后两端固定有撞击块20，导向基座1的前后两端设置有与撞击块20位置相对应的缓冲器座30，缓冲器座30上设置有油压缓冲器40。当滑动台板2移动到模组行程两端极限时，油压缓冲器40会撞击到滑动台板2的撞击块20，对滑动台板2的行程起到限制和缓冲的作用。
57.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。