CN108817993A - 一种立式液体静压导轨伺服进给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式液体静压导轨伺服进给系统，主要由立式液体静压导轨组件、平衡缸、集油盒、进给驱动组件、高精度位置反馈组成；立式液体静压导轨组件由导轨底座、两根侧导轨、上导轨、两块侧滑块、上滑块、工作台、节流器组成。本发明采用液体静压导轨支承，充分利用了流体静压轴承误差均化作用，能获得很高的运动直线度，同时具有良好的刚度和阻尼特性；配以高精度反馈元件，能获得很高的定位精度和重复定位精度。该伺服系统具有很高的运行精度，可以应用于各种高性能数控机床、超精密加工机床垂直进给轴。

Description

一种立式液体静压导轨伺服进给系统
技术领域
本发明涉及一种立式液体静压导轨伺服进给系统，具体涉及一种高性能数控机床、超精密加工机床用高精度立式液体静压导轨伺服系统。
背景技术
与本申请相关的高精度液体静压立式导轨伺服系统，主要用于高性能金属切削机床（如高精度立式车床、立式磨床、卧式镗铣床等精密母机）、超精密加工机床、超精密检测仪器。
立式伺服进给系统，多采用线性导轨作为伺服进给系统支承系统，这种方式受到线性导线本身精度限制，伺服进给系统运动直线度有限，同时，线性导轨采用钢制滚动元件，振动大，影响机床加工表面质量，同时滚动摩擦系统较大，发热量大，影响机床整体热态特性；同时由于线性导轨采用滚动元件，伺服进给系统运动过程中磨擦大，精度保持性相对较差。
滑动导轨是立式伺服进给系统另一种常用的支承方式，这种方式精度差，摩擦发热大，摩损严重，精度保持性差，同时伺服进给系统低速运行时存在爬行现象。不适合高性能数控机床和超精密加工机床。
静压滑枕是立式伺服进给系统的一种方式，但这种方式在运动过程中滑枕要伸长静压腔，使得滑枕静压面祼露在外，不利于静压系统的清洁，同时受结构限制，使得滑枕尺寸有限，也使得其刚度有限。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种立式液体静压导轨伺服进给系统，采用液体静压导轨，能获得很高的运动直线度，配以高精度反馈光栅，能获得很高的定位精度和重复定位精度。该伺服系统具有很高的运行精度，可以应用于各种高性能数控机床、超精密加工机床垂直进给轴。
本发明的目的采用以下技术方案实现：一种立式液体静压导轨伺服进给系统，主要由立式液体静压导轨组件、平衡缸、集油盒、进给驱动系统、高精度位置反馈组成；立式液体静压导轨组件由导轨底座、两根侧导轨、上导轨、两块侧滑块、上滑块、工作台、节流器组成，两条侧导轨条左右对称地安装在底座上，上导轨安装在侧导轨上，侧滑块左右对称安装在导轨底座、侧导轨、上导轨形成的腔内；上滑块安装在左右两根侧导轨间，工作台通过螺钉与左右侧滑块、上滑块相连，左右两块侧滑块、上滑块开有静压油腔；电机定子安装在导轨底座上，电机动子安装在上滑块底面。
优选地，导轨组件内侧安装有左、右对称的内侧挡油板，内侧挡油板与上滑块通过螺钉相连，导轨组件外侧左右分别安装有外侧挡油板，外侧挡油板通过螺钉安装在底座上。
优选地，所述导轨组件下部设有集油盒，集油盒与导轨底座相连。
优选地，底座上安装有两个平衡缸，左、右平衡缸缸体安装在导轨底座上，其活塞与导轨工作台相连。
优选地，进给驱动系统，可以是直线电机驱动，可以是伺服电机加联轴节加滚珠丝杠驱动。
优选地，所述高精度位置反馈，可以是直线光栅尺、旋转编码器、直线光栅尺配合旋转编码器。
优选地，节流器可以是小孔节流、毛细管节流、薄膜反馈节流、滑阀反馈节流、缝隙节流节流器。
本发明导轨底座油膜面、侧导轨油膜面、上导轨油膜面共同组成在水平面内两个正交方面的力封闭。
进给驱动组件可以采用直线电机驱动，也可采用滚珠丝杠驱动。
本发明采用液体静压导轨支承，充分利用了流体静压轴承误差均化作用，能获得很高的运动直线度，同时具有良好的刚度和阻尼特性；配以高精度反馈元件，能获得很高的定位精度和重复定位精度。该伺服系统具有很高的运行精度，可以应用于各种高性能数控机床、超精密加工机床垂直进给轴。
附图说明
图1是本发明实施例的一种立式液体静压导轨伺服进给系统截面图。
图2是本发明实施例的一种立式液体静压导轨伺服进给系统主视图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明技术方案。
如图1、2所示，本发明公开了一种立式液体静压导轨伺服进给系统结构，它主要由底座1，外侧挡油板2，外护板3，侧滑块4，侧导轨5，上导轨6，工作台7，上滑块8，光栅尺本体9，光栅尺读数头10，内侧挡油板11，平衡缸活塞安装座12，平衡13缸，平衡缸体安装座14，集油盒15，直线电机动子16，直线电机动子17等组成。
立式液体静压导轨组件由底座1、侧导轨5（左、右各一根）、上导轨6、侧滑块4（左、右各一块）、上滑块8、工作台7、节流器组成。两条侧导轨5对称地安装在底痤上1，上导轨6安装在侧导轨5上，侧滑块4左右对称安装在导轨底座、侧导轨、上导轨形成的腔内；上滑块8安装在左右两根上导轨6间，工作台7通过螺钉与左、右侧滑块4、上滑块8相连，左、右两块侧滑块4、上滑块8开有静压油腔，静压油通过节流器后进入左、右侧滑块、上滑块中的静压油腔，并形成承载油膜面以承受外载荷。
导轨组件内侧安装有左、右对称的内侧挡油板11，内侧挡油板11与上滑块8通过螺钉相连，导轨组件外侧安装有外侧挡油板2，外侧挡油板2通过螺钉安装在底座1上，导轨组件下部安装有集油盒15，集油盒下部装有接头，通过接头，集油盒内部可以流回油箱。
底座上安装有平衡缸体安装座14，而平衡缸活塞安装座12与工作台相连，平衡缸13左右各一个，其缸体与平衡缸体安装座14相连，其活塞与平衡缸活塞安装座相连，伺服进给系统上下运动时，平衡缸13可以平衡进给系统移动部件重量。
直线电机定子17安装在底座1中间的凹槽内，直线电机动子16与上滑块8相连。光栅尺尺体9安装在底座1中间的凹槽内，光栅尺读数头10与上滑块相连，当本伺服进给系统工作时，电机通过电机动子带动滑块与工作台上下运动，光栅尺采集工作台实时位置，实现高精度位置控制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，主要由立式液体静压导轨组件、平衡缸、集油盒、进给驱动系统、高精度位置反馈组成；立式液体静压导轨组件由导轨底座、两根侧导轨、上导轨、两块侧滑块、上滑块、工作台、节流器组成，两条侧导轨条左右对称地安装在底座上，上导轨安装在侧导轨上，侧滑块左右对称安装在导轨底座、侧导轨、上导轨形成的腔内；上滑块安装在左右两根侧导轨间，工作台通过螺钉与左右侧滑块、上滑块相连，左右两块侧滑块、上滑块开有静压油腔；电机定子安装在导轨底座上，电机动子安装在上滑块底面。
2.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，导轨组件内侧安装有左、右对称的内侧挡油板，内侧挡油板与上滑块通过螺钉相连，导轨组件外侧安装有外侧挡油板，外侧挡油板通过螺钉安装在底座上。
3.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，所述导轨组件下部设有集油盒，集油盒与导轨底座相连。
4.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，底座上安装有两个平衡缸，左、右平衡缸缸体安装在导轨底座上，其活塞与导轨工作台相连。
5.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，进给驱动系统，可以是直线电机驱动，可以是伺服电机加联轴节加滚珠丝杠驱动。
6.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，所述高精度位置反馈，可以是直线光栅尺、旋转编码器、直线光栅尺配合旋转编码器。
7.根据权利要求1所述立式液体静压导轨伺服进给系统，其特征在于，节流器可以是小孔节流、毛细管节流、薄膜反馈节流、滑阀反馈节流、缝隙节流节流器。
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