CN101829904A - 一种闭式静压导轨 - Google Patents

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赵万华
陈耀龙
何仲赟
薛飞
位文明
卢秉恒
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Abstract

一种闭式静压导轨，包括底座以及设置在底座上的滑块，底座的上表面自下而上依次设置有水平支撑导轨和竖直支撑导轨，滑块镶嵌在由底座、水平支撑导轨和竖直支撑导轨形成的凹槽内，且滑块的上表面与竖直支撑导轨的下表面间设置静压油腔，滑块的下表面与底座的上表面间设置静压油腔，滑块的侧表面与水平支撑导轨的侧表面间设置静压油腔。本发明闭式静压导轨避免了具有一定深宽比的沟槽结构，各主要精度面均为平面结构，可进行修研，从而降低了导轨加工的难度，同时，由于该导轨及底座均采用花岗岩材料，其热稳定性较好，从而保证了导轨的精度。该闭式静压导轨的直线度误差可达0.1μm/100mm，导轨的水平方向和竖直方向的刚度均大于10000N/μm。

Description

一种闭式静压导轨
技术领域
本发明涉及一种闭式静压导轨，具体涉及一种适用于超精密机床的高精度、高刚度的闭式静压导轨。
背景技术
超精密机床要求导轨具有极高的制造精度，同时要求耦合面没有摩擦和磨损，基于以上要求，静压导轨在超精密机床设计中应用较为广泛。按导轨形式，静压导轨结构形式可分为开式和闭式两种，平面型闭式静压导轨可承受各方向载荷和颠覆力矩，具有承载能力强，精度高，刚度高的特点。现有的平面型闭式导轨，导轨多采用一体化结构，需同时保证导向面的形状精度、位置精度和尺寸精密，加工时具有一定的难度。
发明专利《一种采用多头定量泵的静压导轨》(公开号：CN 1884861A)公开了一种导轨包滑块的闭式静压导轨形式，该导轨采用一体化结构形式，加工导轨时需要同时保证上下两个水平导向面的平行度、距离尺寸精度及水平导向面与垂直导向面的垂直度，一般的加工需要采用先磨削再修研的方法来保证导轨的精度，但修研此类具有一定深宽比的沟槽结构存在很大的困难，这在客观上限制了该类导轨所能达到的精度。
发明专利《一种闭式静压导轨及其制造方法》(公开号：CN1763389A)公开了一种滑块包导轨的闭式静压导轨形式，该导轨采用组合结构，导轨由导轨主体和横导轨组成，在加工时，导轨主体的下水平导向面的修研存在困难，另外该结构的横滑块亦属于具有一定深宽比的沟槽结构，修研也存在困难，因而，该类导轨的精度客观上也受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种结构简单、易加工、高精度及高刚度的闭式静压导轨。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括底座以及设置在底座上的滑块，底座的上表面自下而上依次设置有水平支撑导轨和竖直支撑导轨，滑块镶嵌在由底座、水平支撑导轨和竖直支撑导轨形成的凹槽内，且滑块的上表面与竖直支撑导轨的下表面间设置静压油腔，滑块的下表面与底座的上表面间设置静压油腔，滑块的侧表面与水平支撑导轨的侧表面间设置静压油腔。
本发明的竖直支撑导轨、水平支撑导轨和底座均采用花岗岩材料制成。
本发明闭式静压导轨避免了具有一定深宽比的沟槽结构，各主要精度面均为平面结构，可进行修研，从而降低了导轨加工的难度，同时，由于该导轨及底座均采用花岗岩材料，其热稳定性较好，从而保证了导轨的精度。该闭式静压导轨的的直线度误差可达0.1μm/100mm，导轨的水平方向和竖直方向的刚度均大于10000N/μm。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括底座3以及设置在底座3上的滑块4，底座3的上表面自下而上依次设置有水平支撑导轨2和竖直支撑导轨1，滑块4镶嵌在由底座3、水平支撑导轨2和竖直支撑导轨1形成的凹槽内，且滑块4的上表面与竖直支撑导轨1的下表面间设置静压油腔6，滑块4的下表面与底座3的上表面间设置静压油腔5，滑块4的侧表面与水平支撑导轨2的侧表面间设置静压油腔7；所述的竖直支撑导轨1、水平支撑导轨2和底座3均采用花岗岩材料制成。
本发明所述的闭式静压导轨中主要涉及的精度面有：底座3的上表面、滑块4的上表面、滑块4的下表面、滑块4的侧表面、水平支撑导轨2的侧表面、水平支撑导轨2的上表面、水平支撑导轨2的下表面、竖直支撑导轨1的下表面，这些精度面均可通过修研来保证导轨所需的各项精度。
本发明所述的闭式静压导轨采用20～30μm的油膜厚度。
本发明所述的闭式静压导轨的直线度误差可达0.1μm/100mm。若采用20μm为油膜间隙，油腔工作压力为3MPa，节流比为2，油腔投影面尺寸为25×300mm，竖直方向设置8个油腔，水平方向设置4个油腔，采用32号轴承润滑油，计算可得该闭式静压导轨水平方向刚度可达约11000N/μm，竖直方向刚度可达约22000N/μm。
本发明特别适用于各类超精密机床中。

Claims (2)

1.一种闭式静压导轨，包括底座(3)以及设置在底座(3)上的滑块(4)，其特征在于：底座(3)的上表面自下而上依次设置有水平支撑导轨(2)和竖直支撑导轨(1)，滑块(4)镶嵌在由底座(3)、水平支撑导轨(2)和竖直支撑导轨(1)形成的凹槽内，且滑块(4)的上表面与竖直支撑导轨(1)的下表面间设置静压油腔(6)，滑块(4)的下表面与底座(3)的上表面间设置静压油腔(5)，滑块(4)的侧表面与水平支撑导轨(2)的侧表面间设置静压油腔(7)。
2.根据权利要求1所述的闭式静压导轨，其特征在于，所述的竖直支撑导轨(1)、水平支撑导轨(2)和底座(3)均采用花岗岩材料制成。
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