[發(fā)明專利]基于澆筑成型的靜壓氣浮單元及加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110307633.7
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112983990B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉延芳;鈕俊濤;穆榮軍;齊乃明;佘佳宇;陳紫軒;倪晨瑞;賈拴立;趙鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);北京星航機(jī)電裝備有限公司
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;B28B1/52;B29C67/20
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于澆筑成型的靜壓氣浮單元及加工方法，屬于靜壓氣浮領(lǐng)域。本發(fā)明解決了小孔節(jié)流氣浮單元縫隙通過能力差、存在渦流干擾及整體式多孔質(zhì)氣浮單元作為靜壓氣浮工作面時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，存在脫落粉末污染環(huán)境的問題。靜壓氣浮單元包括下開口殼體和供氣接口；下開口殼體內(nèi)填充有澆筑體，且下開口殼體的下端面與澆筑體下表面平齊，澆筑體內(nèi)密布有N個(gè)微細(xì)氣孔，且澆筑體上還開設(shè)有導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔與微細(xì)氣孔連通，供氣接口的一端設(shè)置在導(dǎo)氣孔內(nèi)，其另一端伸出至下開口殼體外部，且供氣接口與澆筑體內(nèi)的微細(xì)氣孔連通。本發(fā)明主要用于實(shí)現(xiàn)靜壓氣浮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于靜壓氣浮領(lǐng)域。

背景技術(shù)

靜壓氣浮技術(shù)作為一種氣體潤滑技術(shù)，廣泛應(yīng)用于精密伺服、高精度傳動(dòng)和精密儀器等領(lǐng)域。靜壓氣浮技術(shù)通常應(yīng)用在相對運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件之間，通過小孔節(jié)流等原理，在兩個(gè)部件之間形成高壓的氣膜，利用氣膜將相對運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件隔離開來，實(shí)現(xiàn)非接觸相對運(yùn)動(dòng)。因此，采用靜壓氣浮技術(shù)時(shí)，相對運(yùn)動(dòng)部件之間除了氣體粘性阻尼外，可以認(rèn)為沒有摩擦力，可以通過微弱的控制力實(shí)現(xiàn)對相對運(yùn)動(dòng)部件的精密運(yùn)動(dòng)控制。

一般可以采用小孔節(jié)流技術(shù)或者多孔質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)靜壓氣浮。小孔節(jié)流技術(shù)實(shí)在靜壓氣浮單元工作的表面加工垂直于工作面的小孔，氣流通過小孔后在工作面形成高壓氣膜，從而實(shí)現(xiàn)靜壓氣浮的承載。在實(shí)際使用中，很難保證小孔絕對垂直于工作面，小孔的傾斜會引起切向氣流，最終在相對運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件間形成渦流并產(chǎn)生渦流力矩，導(dǎo)致相對運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件在沒有外界作用力的情況下相對轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，氣流通過小孔留出，小孔直徑很難做得特別小，導(dǎo)致氣流流阻低，當(dāng)小孔運(yùn)動(dòng)到縫隙時(shí)，氣流迅速通過小孔和縫隙，不再在相對運(yùn)動(dòng)的兩部件間形成高壓氣膜，即導(dǎo)致泄壓，失去承載能力。對于多孔質(zhì)材料加工成的氣浮單元，通常采用燒結(jié)工藝，在材料內(nèi)部和表面形成無數(shù)納米級的微孔。這些孔徑很小，氣流通過時(shí)阻力大，即流阻大，當(dāng)氣浮單元局部通過縫隙時(shí)，由于存在流阻，氣流并不能通過局部的微孔并沿縫隙迅速流動(dòng)，也即不會導(dǎo)致整體泄壓。同時(shí)，雖然毛細(xì)微孔方向隨機(jī)分布，并不垂直于工作面，但是由于微孔數(shù)量極多，方向隨機(jī)，在均化作用下，切向氣流相互抵消，并不能形成整體渦流。多孔質(zhì)的燒結(jié)材料一般有燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)不銹鋼、燒結(jié)鈹青銅和燒結(jié)石墨。燒結(jié)陶瓷和燒結(jié)不銹鋼的材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和表面硬度大，但是難以形成大塊材料，而且表面二次研磨加工的難度大，難以滿足靜壓氣浮對表面平面度的要求。所以，一般采用燒結(jié)石墨或者燒結(jié)鈹青銅加工整體多孔質(zhì)氣浮單元。但是這兩種材料比較軟，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，在使用中容易被硬材料劃傷，同時(shí)也存在材料自行脫落形成粉末污染環(huán)境的問題，特別是在核工業(yè)、光學(xué)領(lǐng)域，這會導(dǎo)致污染精密設(shè)備，限制了其應(yīng)用范圍。

綜上，由于傳統(tǒng)的兩種靜壓氣浮技術(shù)都存在不同的缺限，亟待開發(fā)新的靜壓氣浮單元解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決小孔節(jié)流氣浮單元縫隙通過能力差、存在渦流干擾及整體式多孔質(zhì)氣浮單元作為靜壓氣浮工作面時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，存在脫落粉末污染環(huán)境的問題，本發(fā)明提供了一種基于澆筑成型的靜壓氣浮單元及加工方法。

基于澆筑成型的靜壓氣浮單元，包括下開口殼體和供氣接口；

下開口殼體的上表面加工有球窩和凸臺，且球窩位于凸臺上；

下開口殼體的上表面還開設(shè)有安裝孔；

下開口殼體內(nèi)填充有澆筑體，且下開口殼體的下端面與澆筑體下表面平齊，

澆筑體內(nèi)密布有N個(gè)微細(xì)氣孔，且澆筑體上還開設(shè)有導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔與微細(xì)氣孔連通，同時(shí)，導(dǎo)氣孔還與安裝孔相對設(shè)置，且二者孔徑相同；其中，N為大于或等于100的整數(shù)；

澆筑體內(nèi)的微細(xì)氣孔是通過腐蝕成型的，微細(xì)氣孔的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于安裝孔的孔徑；

供氣接口的一端設(shè)置在導(dǎo)氣孔內(nèi)，其另一端伸出至下開口殼體外部，且供氣接口與澆筑體內(nèi)的微細(xì)氣孔連通。

優(yōu)選的是，澆筑體下表面的平面度小于5um。