[實用新型]鼓形槽復合節流空氣靜壓導軌裝置

有效

• 申請號: 201320859361.2
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN203743207U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 龍威;吳張永;魏鏡弢;張曉龍;王庭有;蔡曉明;莫子勇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;B23Q1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種鼓形槽復合節流空氣靜壓導軌裝置，屬于精密測量設備技術領域。

背景技術

精密空氣靜壓導軌工作臺系統在現代尖端工業生產和科學研究領域內占有極為重要的地位。高精度和高分辨率的精密位移工作臺系統的各項技術指標已經是各國高技術發展水平的重要標志。氣體靜壓導軌就是從這項技術開發出的核心產品，它是利用氣膜支承負荷并減少摩擦的機械構件。隨著近年來國內外對精密及超精密加工和測量設備需求的增加，作為超精密定位工作臺主要工作部件的空氣靜壓導軌受到了日益廣泛的關注。空氣靜壓導軌是根據氣體潤滑技術而開發出來的精密機械元部件，借助導軌間隙氣膜的均勻作用，實際工作過程中比較容易達到高精度。由于空氣具有粘性低、不易發生爬行、振動小、熱穩定性好且不污染環境等優點，載荷變動小的超精密加工機床和測量機以及精密機械普遍都采用空氣靜壓導軌。

當前已經成功研制的靜壓導軌可以在單項指標達到很高的標準，速度可以達到1m/s，加速度可以達到2g，行程達1m以上。但是如果要求同時達到以上三項指標，系統的精度就會變得非常低，只能達到微米級別。所以對高精度靜壓導軌工作臺的研究方向將指向整體性能的提高，研制出大行程、高速度、高精度并具有高承載能力的工作臺，其中一個主要的研究方向就是通過改進導軌表面的節流器形式來實現承載力、靜剛度和精度等方面的提高。

目前應用的節流器形式主要有：小孔節流、環面節流、毛細管節流、多孔質節流、環面淺腔節流、表面節流。其中小孔節流具有承載力和剛度較大的優點，缺點為穩定性差，且制造比較困難；環面節流具有穩定性較好的優點，缺點是承載剛度小，制造比較困難；毛細管節流的優點是：穩定性比較好；缺點為節流面積難以計算且制造困難，這種類型目前已用較少；多孔質節流的優點為承載力和承載剛度大，穩定性好，缺點為節流面積難以計算且制造困難；環面淺腔節流的特點為穩定性非常好且容易加工，承載力和剛度適中，目前這種節流類型的研究和使用正處于起步階段；表面節流的特點是穩定性較好，制造比較容易，但是節流面積，承載力和剛度難以確定。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種鼓形槽復合節流空氣靜壓導軌裝置。該裝置在小孔節流這種類型的基礎上設計出了一種具有高承載力，高剛度，高精度和高穩定性的鼓形槽結構復合節流空氣靜壓導軌，具有較強的實用性，該復合節流器的幾何圖形非常簡單，方便計算出整個導軌承載面的壓力分布，所以在導軌的運行過程中便于進行調節，從而比較精確的控制整個空氣導軌的工作情況。通過合理設計和選擇工作參數，可以有效避免由于供氣壓力過大或者氣膜厚度變化而可能帶來的激波現象，進而提高空氣導軌的靜剛度、運動精度，定位精度和工作穩定性，本實用新型通過以下技術方案實現。

一種鼓形槽復合節流空氣靜壓導軌裝置，包括靜壓導軌1、供氣孔2和鼓形槽3，所述供氣孔2和鼓形槽3組成復合節流氣腔4，若干復合節流氣腔4均勻對稱安裝在靜壓導軌1與另一導軌接觸配合的端面上，供氣孔2垂直穿過這一端面直至到達與其相對應的靜壓導軌1的另一端端面。

所述鼓形槽3為靜壓導軌1與另一導軌接觸配合的端面上的凹形槽，該凹形槽的寬為圓弧形。

所述靜壓導軌1中表面積為3000m²的每一個區間內均勻對稱設有6個復合節流氣腔4。

所述靜壓導軌裝置各部件的尺寸要求為：c＞4H，c＞d²/4H，h＜（d-4H）/4，其中c為鼓型腔3大徑，d為供氣孔2的直徑，h為鼓型腔3的深度，H為氣膜厚度。

該鼓形槽復合節流空氣靜壓導軌裝置的工作原理為：與傳統的小孔節流器相比，鼓型槽復合節流器的供氣孔2長度較短，腔內有節流效應（即有壓降），而傳統的小孔節流器凹供氣孔2長度較長，并且氣腔內無節流作用（是等壓區），根據公式F=PS，從供氣孔2通入壓力為P_s的氣體時，F=P_sS_孔，當氣體從供氣孔2溢向鼓形槽時氣體的接觸面積S_i慢慢增大，根據公式F=P_sS_孔=P_diS_i，即該對應面積上的氣體的壓強P_di逐漸減小，形成壓降，最終在兩個導軌間隙形成氣膜，此時氣膜環境的壓強為P_a，其中i為節流的次數，如果一次節流，那i為1。