專利名稱：無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬靜壓導(dǎo)軌領(lǐng)域，特別是涉及一種開式靜壓導(dǎo)軌。
背景技術(shù)：
靜壓導(dǎo)軌因其有著壽命長、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。開式靜壓 導(dǎo)軌屬于力封閉，即只能依靠運(yùn)動件的自重或載荷來保持運(yùn)動件不與支承件分離，其只在 導(dǎo)軌的一個方向上開有油腔，且只能水平或較小傾角的位置上放置，其剛性取決于油膜厚 度的大小，油膜厚度越大，剛性越差，油膜厚度越小，剛性越好。這種靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，制 造及調(diào)整方面。主要用于支承中、低速運(yùn)動的重型載荷，有時也用于快速往返運(yùn)動的刨床和 磨床中，但這時必須將直線運(yùn)動的慣性力限制在比離心運(yùn)動要小 范圍之內(nèi)，否則就會出 現(xiàn)“漂移”或浮升，從而嚴(yán)重影響其運(yùn)動精度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，以解 決現(xiàn)有技術(shù)中油膜厚度大，剛性差的缺陷。一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，包括浮動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌，所述的浮動導(dǎo)軌 放置在所述的支撐導(dǎo)軌上；所述的浮動導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌的接觸面上開有靜壓油腔和負(fù)壓 腔；所述的靜壓油腔通過節(jié)流器與供油系統(tǒng)連通；所述的負(fù)壓腔和真空泵連通；所述的真 空泵通過油氣分離裝置與所述的供油系統(tǒng)連通；所述的浮動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間開有和所 述的供油系統(tǒng)相通的回油槽。所述的回油槽由開在所述的浮動導(dǎo)軌表面的橫向回油槽和開在所述的支撐導(dǎo)軌 上的縱向回油槽組成。所述的靜壓油腔和負(fù)壓腔在所述的浮動導(dǎo)軌的表面一對一間隔布置。所述的真空泵為射流式真空泵。所述的浮動導(dǎo)軌為“V”形導(dǎo)軌，所述的靜壓油腔和負(fù)壓腔在“V”的兩個平面上對
稱布置。有益效果本實(shí)用新型在導(dǎo)軌接觸面上，有效承載面積以外的部分開設(shè)負(fù)壓腔，導(dǎo)軌供油系 統(tǒng)工作的同時，通過真空泵對負(fù)壓腔進(jìn)行抽真空，利用真空產(chǎn)生吸力反作用于導(dǎo)軌面間的 工作油膜，使得油膜厚度減小而提高油膜剛度，從而達(dá)到防止導(dǎo)軌出現(xiàn)“漂移”和顛覆現(xiàn)象， 簡單可行，提高了油膜剛度，并可通過真空泵對油膜厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)油泵停止工作時，仍 可依靠真空泵的工作，使得導(dǎo)軌處于穩(wěn)定的鎖死狀態(tài)，充分提高了靜壓油膜的剛度和導(dǎo)軌 的運(yùn)行精度，可廣泛的應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)類型的開式靜壓導(dǎo)軌之中，尤其是之前嚴(yán)重受“漂 移”問題限制的中小型低載荷精密和超精密機(jī)床導(dǎo)軌，如精密軋輥磨床、精密刨床等。
圖1為本實(shí)用新型的工作原理圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本 實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容 之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申 請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1如圖2所示，一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，包括平面形的浮動導(dǎo)軌1和支撐 導(dǎo)軌2，浮動導(dǎo)軌1放置在支撐導(dǎo)軌2上，所述的浮動導(dǎo)軌1與支撐導(dǎo)軌2的接觸面上開有 靜壓油腔6和圓形的負(fù)壓腔7，負(fù)壓腔7開在兩個靜壓油腔6之間，為了保證供油系統(tǒng)9穩(wěn) 定的提供流量，采用定壓式供油系統(tǒng)并通過節(jié)流器5連通靜壓油腔6，負(fù)壓腔7和射流式真 空泵4連通，真空泵通過油氣分離裝置連通供油系統(tǒng)9，所述的浮動導(dǎo)軌1和支撐導(dǎo)軌2之 間開有和供油系統(tǒng)9相通的回油槽，所述的回油槽由開在浮動導(dǎo)軌1表面的橫向回油槽8 和開在支撐導(dǎo)軌2上的縱向回油槽3組成。供油系統(tǒng)9工作時，將潤滑油經(jīng)節(jié)流器5注入導(dǎo)軌面上的油腔4中，此時油腔中的 潤滑油所形成的浮力將浮動導(dǎo)軌1浮起，在浮動導(dǎo)軌1和支承導(dǎo)軌2之間形成一定厚度的 液體油膜，而油、氣回路出口端6處的真空泵也同時工作，其對負(fù)壓腔7進(jìn)行抽真空，從而在 負(fù)壓腔7形成一定大小的的吸力，促使導(dǎo)軌面間的油膜厚度降低，進(jìn)而提高油膜剛度。當(dāng)浮 力和吸力的合力正好與外加的負(fù)載(浮動導(dǎo)軌1自重和工作負(fù)載)平衡時，系統(tǒng)保持平衡， 油膜厚度也趨于穩(wěn)定且具有更高的剛度。另外，即使油泵停止工作時，負(fù)壓腔內(nèi)的吸力能夠 使得結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的鎖死狀態(tài)，因此，這種支承結(jié)構(gòu)具有雙向的剛度，屬于一種理想的支承 方式。工作原理如圖1、2所示，供油系統(tǒng)9產(chǎn)生壓強(qiáng)為Ps的液體潤滑油經(jīng)直徑為d的節(jié) 流器5流入靜壓油腔6中，此時壓降為P1的液體在油腔內(nèi)產(chǎn)生的浮力F1將浮動導(dǎo)軌支撐起 來，然后從封油面流出。下面以圖中右側(cè)油腔作具體說明大部分液體沿S2區(qū)域四周的封 油面向外流出，通過浮動導(dǎo)軌1表面的橫向回油槽8和支撐導(dǎo)軌2上的縱向回油槽3重新 流回到供油系統(tǒng)9的油箱中；另外，真空泵對負(fù)壓腔7抽真空使得S3區(qū)域壓強(qiáng)降低，因而液 體在流經(jīng)橫向回油槽8時，會有一部分液體從該處溢出流進(jìn)負(fù)壓腔7，并連同腔內(nèi)空氣一起 被抽至真空泵4回路中，再經(jīng)過油氣分離裝置分離后，流回油箱。因此，壓強(qiáng)為P1的液體在Sl和S2區(qū)域形成正壓區(qū)，正壓液體產(chǎn)生的浮力F1將浮 動導(dǎo)軌浮起，使其具有承載能力；而由于真空產(chǎn)生吸力F2，故在S3區(qū)域形成負(fù)壓區(qū)。同時， 正壓使油膜厚度增大，負(fù)壓使油膜厚度減小，即當(dāng)正壓區(qū)F1和負(fù)壓區(qū)F2的合力正好與外加 的負(fù)載(浮動導(dǎo)軌自重和工作負(fù)載)平衡時，系統(tǒng)即保持平衡，油膜厚度h也趨于穩(wěn)定且具 有更高的剛度。1)要解決的技術(shù)問題(1)相關(guān)技術(shù)參數(shù)及其關(guān)系推導(dǎo)
4[0021]采用真空吸浮裝置后，當(dāng)系統(tǒng)處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)時，油腔油膜產(chǎn)生的浮力Fl的值 要同時根據(jù)油膜所承受載荷F3和負(fù)壓腔產(chǎn)生的吸力F2來確定。即F1 = F2+F3負(fù)壓腔產(chǎn)生的吸力F2為F2 = H2(P0-P2)An油腔油膜產(chǎn)生的浮力為F1 = Ii1P1Av由以上三式易得出油膜壓力為
^001 n _ (^Q-H+P1 ~---式中，Ii1——油腔數(shù)；n2——負(fù)壓腔數(shù)；P0——外界大氣壓；P1——油腔油膜壓力；p2——負(fù)壓腔氣壓；Av——單油腔有效承載面積；An~單負(fù)壓腔截面面積F3——油膜所承受載荷(浮動導(dǎo)軌自重及負(fù)載之和)因此在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)上式得出的Pl來逐步確定最佳節(jié)流比β和油泵供油壓力 Ps,從而選擇合適的節(jié)流器與供油系統(tǒng)。(2)保持系統(tǒng)整體受力穩(wěn)定性實(shí)施例2本實(shí)用新型一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌的第2實(shí)施例與第1實(shí)施例的區(qū)別 在于浮動導(dǎo)軌1和支撐導(dǎo)軌2為V “形”導(dǎo)軌，靜壓油腔6和負(fù)壓腔7對稱布置在“V”形的 兩個平面上，負(fù)壓腔7為方形，所述的回油槽由開在浮動導(dǎo)軌1表面的縱向回油槽8和開在 支撐導(dǎo)軌2上的橫向回油槽3組成。
權(quán)利要求一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，包括浮動導(dǎo)軌(1)和支撐導(dǎo)軌(2)，其特征是所述的浮動導(dǎo)軌(1)放置在所述的支撐導(dǎo)軌(2)上；所述的浮動導(dǎo)軌(1)與支撐導(dǎo)軌(2)的接觸面上開有靜壓油腔(6)和負(fù)壓腔(7)；所述的靜壓油腔(6)通過節(jié)流器(5)與供油系統(tǒng)(9)連通；所述的負(fù)壓腔(7)和真空泵(4)連通；所述的真空泵(4)通過油氣分離裝置與所述的供油系統(tǒng)(9)連通；所述的浮動導(dǎo)軌(1)和支撐導(dǎo)軌(2)之間開有和所述的供油系統(tǒng)(9)相通的回油槽。
2.如權(quán)利要求1所述的無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述的回油槽由開 在所述的浮動導(dǎo)軌(1)表面的橫向回油槽(8)和開在所述的支撐導(dǎo)軌(2)上的縱向回油槽 ⑶組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述的靜壓油 腔(6)和負(fù)壓腔(7)在所述的浮動導(dǎo)軌(1)的表面一對一間隔布置。
4.如權(quán)利要求3所述的無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述的真空泵(4) 為射流式真空泵。
5.如權(quán)利要求4所述的無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，其特征是所述的浮動導(dǎo)軌(1) 為“V”形導(dǎo)軌，所述的靜壓油腔(6)和負(fù)壓腔(7)在“V”的兩個平面上對稱布置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無漂移的高精度開式靜壓導(dǎo)軌，包括浮動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌，浮動導(dǎo)軌放置在支撐導(dǎo)軌上，所述的浮動導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌的接觸面上開有靜壓油腔和負(fù)壓腔，供油系統(tǒng)通過節(jié)流器連通靜壓油腔，負(fù)壓腔和真空泵連通，真空泵通過油氣分離裝置連通供油系統(tǒng)，所述的浮動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間開有和供油系統(tǒng)相通的回油槽。本實(shí)用新型簡單可行，提高了油膜剛度，并可通過真空泵對油膜厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可廣泛的應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)類型的開式靜壓導(dǎo)軌之中，尤其是之前嚴(yán)重受“漂移”問題限制的中小型低載荷精密和超精密機(jī)床導(dǎo)軌，如精密軋輥磨床、精密刨床等。
文檔編號F16C32/06GK201763815SQ20102027707
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者丁振乾, 劉思仁, 周勤之, 張亮, 戴惠良, 朱豐訓(xùn), 李興軍, 楊延竹, 鄒鯤, 閆如忠, 馬濤 申請人:東華大學(xué)