[發(fā)明專利]基于提高精度的液體靜壓導(dǎo)軌及溫度維持系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110129109.5
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112846825A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛利;劉有海;尹承真;陽紅;姜忠;魏巍;杜凱旋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B23Q1/38
• 分類號: B23Q1/38;B23Q11/12;B23Q1/01
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了基于提高精度的液體靜壓導(dǎo)軌及溫度維持系統(tǒng)，液體靜壓導(dǎo)軌包括支承組件、驅(qū)動組件、位置測量組件、冷卻組件和防護(hù)組件，液體靜壓導(dǎo)軌在通靜壓潤滑油后，在主滑塊和輔滑塊的上下表面形成靜壓油膜，限制導(dǎo)軌滑動部分的豎直上下運動，在主滑塊的左右側(cè)面形成靜壓油膜，限制導(dǎo)軌滑動部分的側(cè)向左右運動，串聯(lián)安裝在工作臺內(nèi)通往各油腔路徑上的兩個節(jié)流器可根據(jù)外部載荷的變化實時自適應(yīng)調(diào)節(jié)油膜壓力，進(jìn)而實現(xiàn)液體靜壓導(dǎo)軌的高精度直線運動和高動態(tài)特性。控制器通過控制冷風(fēng)機、第一油冷機、第二油冷機和潤滑油供給裝置內(nèi)的流體溫度和供給流量，維持液體靜壓導(dǎo)軌內(nèi)部環(huán)境溫度，進(jìn)而實現(xiàn)液體靜壓導(dǎo)軌的高熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體靜壓支承技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于提高精度的液體靜壓導(dǎo)軌及溫度維持系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，機械系統(tǒng)的復(fù)雜化、輕型化、高速化和自動化程度不斷提高，工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品正在向更加高級、精密和尖端的方向發(fā)展。航空、航天、兵器、生物、醫(yī)療和電子等領(lǐng)域高端應(yīng)用的產(chǎn)品對零件提出了微納米量級甚至更高精度的高性能制造需求，超精密加工是實現(xiàn)高性能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。

作為超精密加工的物質(zhì)基礎(chǔ)，超精密機床通過其上布置的各個軸帶動刀具和零件按照預(yù)定軌跡運動，驅(qū)動刀具去除零件多余材料，從而實現(xiàn)零件的加工。液體靜壓導(dǎo)軌通過液壓供給裝置向移動副供給靜壓潤滑油來進(jìn)行載荷支承和運動導(dǎo)向，具有運動精度高、承載力大、剛度高、阻力小、磨損低和壽命長等優(yōu)點，常作為超精密機床中的直線運動軸使用，是實現(xiàn)超精密機床進(jìn)給運動的核心功能部件之一。

表征零件加工精度的表面形貌由刀具和零件間的相互作用形成，與刀具零件相對運動和材料去除機制密切相關(guān)。超精密機床由于加工精度要求極高，任何不穩(wěn)定的因素都將導(dǎo)致刀具零件的相對運動產(chǎn)生幾何誤差，熱誤差和動態(tài)誤差是其中最主要的誤差。

研究表明，熱誤差在影響超精密機床加工精度的所有誤差中占比可以達(dá)到50％以上，機床內(nèi)外部熱源引起的結(jié)構(gòu)變形是造成熱誤差的主要原因。電機電阻發(fā)熱和潤滑油粘性流動是液體靜壓導(dǎo)軌內(nèi)部的主要熱源，容易引起導(dǎo)軌內(nèi)的局部溫度升高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部熱變形，降低導(dǎo)軌精度。并且，溫度變化使得潤滑油粘度發(fā)生改變，導(dǎo)致液體靜壓導(dǎo)軌的支承特性發(fā)生變化。因此，控制這兩個熱源引起的液體靜壓導(dǎo)軌內(nèi)部溫度升高對于降低結(jié)構(gòu)局部熱變形，提高其熱穩(wěn)定性具有重要意義。

在超精密機床加工過程中，油源壓力波動、不平衡質(zhì)量引起的慣性力、靜壓支承油膜周圍的氣壓波動、電機偏心電磁力、切削力和環(huán)境擾動等動態(tài)激勵的直接或間接作用將會激起液體靜壓導(dǎo)軌的振動，導(dǎo)致刀具零件相對振動，產(chǎn)生動態(tài)誤差，降低零件加工精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于提高精度的液體靜壓導(dǎo)軌，具有抑制動態(tài)激勵能力強，動態(tài)特性好的優(yōu)點，進(jìn)而實現(xiàn)液體靜壓導(dǎo)軌的高精度直線運動，提高機床加工精度。

此外，本發(fā)明還提供基于上述液體靜壓導(dǎo)軌的溫度維持系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)液體靜壓導(dǎo)軌的高精度直線運動，且能夠維持液體靜壓導(dǎo)軌內(nèi)部環(huán)境溫度，同時提高液體靜壓導(dǎo)軌的熱穩(wěn)定性和動態(tài)特性，進(jìn)而提高超精密機床加工精度。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

基于提高精度的液體靜壓導(dǎo)軌，包括支承組件、驅(qū)動組件、位置測量組件、冷卻組件和防護(hù)組件，所述支承組件包括固定部分和滑動部分；

所述固定部分包括中側(cè)導(dǎo)軌條、主側(cè)導(dǎo)軌條、主上導(dǎo)軌條、導(dǎo)軌底座、輔上導(dǎo)軌條和輔側(cè)導(dǎo)軌條，所述導(dǎo)軌底座上端面設(shè)置有底座集油槽，所述底座集油槽內(nèi)設(shè)置有底座第一凸臺、底座第二凸臺和底座第四凸臺，所述主側(cè)導(dǎo)軌條、輔側(cè)導(dǎo)軌條和中側(cè)導(dǎo)軌條分別固定在底座第一凸臺、底座第二凸臺和底座第四凸臺的上端面，所述主上導(dǎo)軌條設(shè)置在主側(cè)導(dǎo)軌條頂部，所述輔上導(dǎo)軌條設(shè)置在輔側(cè)導(dǎo)軌條的頂部；