CN109676399A - 大行程超精密复合静压导轨系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大行程超精密复合静压导轨系统，包括：机架；床身，其设置于所述机架上；静压导向导轨模组，其设置于所述床身上；第一静压承载导轨模组，其设置于该床身上并与该静压导向导轨模组相对设置；Z轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组以及该第一辅静压承载导轨模组上，所述Z轴连接板用于连接机床的Z轴；W轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组上，所述W轴连接板用于连接机床的W轴。
Description
技术领域
本发明涉及超精密机床领域，具体涉及一种大行程超精密复合静压导轨系统。
背景技术
大行程的超精密机床复合静压导轨系统采用的是主、辅导轨结合的导向系统，即基于多导轨进行滑动，针对的是超精密装备长导轨、大负载、高精度运动情况下，单导轨加工、安装时精度不易保证的问题。对于超精密机床长导轨精密运动，导轨的直线度一般要求为1um/500mm，导轨最长可达6m，如果长期在大负载工况下，导轨精度的稳定性很难保证；其次，传统导轨为单导轨闭式结构，抗倾覆能力有限，当导轨受到外界负载扰动时运动精度很难保证；采用单导轨设计时，导轨起承载又起导向作用极易容易疲劳，承载能力与精度均不如多导轨强。
因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
发明内容
本发明提供了一种大行程超精密复合静压导轨系统，包括：
机架；
床身，其设置于所述机架上；
静压导向导轨模组，其设置于所述床身上；
第一静压承载导轨模组，其设置于该床身上并与该静压导向导轨模组相对设置；
Z轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组以及该第一辅静压承载导轨模组上，所述Z轴连接板用于连接机床的Z轴；
W轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组上，所述W轴连接板用于连接机床的W轴。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述静压导向导轨模组包括封闭式静压导轨以及可滑动地设置于该封闭式静压导轨内的第一静压滑块组件。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述第一静压滑块组件包括静压滑块本体以及设置于所述静压滑块本体上的节流器；所述节流器包括基座、上盖以及设置于该上盖与该基座之间的弹性薄膜；
该上盖的下表面设置有第二凹槽，该第二凹槽内的底壁上设置有第二环形凸起；该基座的上表面设置有第一凹槽，该第一凹槽内的底壁上设置有节流台以及第一环形凸起，该节流台位于该第一环形凸起的内侧，该第一环形凸起的高度大于该节流台的高度，该节流台上开设有贯穿至该基座的下表面的节流孔；
该基座卡设在该第二凹槽中，该第二环形凸起以及该第一环形凸起相互正对且间隔距离大于该弹性薄膜的厚度，该弹性薄膜的边缘夹持在该第一基座的上表面与该第二凹槽的底壁之间以将该第一凹槽覆盖；
该第二凹槽的内侧壁、该第二环形凸起的外侧壁以及该弹性薄膜围成上调节腔，该第二环形凸起的内侧壁以及该弹性薄膜围成上稳压腔，该第一凹槽的内侧壁、该第一环形凸起的外侧壁以及该弹性薄膜围成下调节腔，该第一环形凸起的内侧壁以及该弹性薄膜围成下稳压腔；
该基座的开设由基座的下表面延伸至该上调节腔的进油通道，该第一环形凸起上开设有将该下调节腔和该下稳压腔连通的第一缺口，该第二环形凸起上开设有将该上调节腔和该上稳压腔连通的第二缺口。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述基座的上表面开设有与该上调节腔连通的第三缺口；
所述进油通道为延伸至所述第三缺口处的导油槽。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述第二凹槽的内侧壁面沿着预设圆周延伸，所述基座呈与所述第二凹槽适配的圆柱状。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述基座的上表面沿着该第一凹槽的槽沿设置有内凹的第一环状台阶面；
所述第二凹槽的底壁上设置有与所述第一环状台阶面适配的环状凸起，所述环状凸起将所述弹性薄膜夹持在所述第一环状台阶面处。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述第一静压承载导轨模组包括第一开式静压导轨以及可滑动地设置于该第一开式静压导轨内的第二静压滑块组件。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，还包括第二静压承载导轨模组；
所述第二静压承载导轨模组设置于所述床身上且与所述静压导向导轨模组相对设置，所述静压导向导轨模组位于所述第二静压承载导轨模组以及所述第一静压承载导轨模组之间；
所述W轴连接板设置于该静压导向导轨模组以及该第二静压承载导轨模组上。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述第二静压承载导轨模组包括第二开式静压导轨以及可滑动地设置于该开式静压导轨内的第三静压滑块组件。
在本发明所述的大行程超精密复合静压导轨系统中，所述床身为大理石床身。处理设备，具有提高废气吸附效率的有益效果。
本发明实施例提供。
附图说明
图1是本发明一些实施例中的大行程超精密复合静压导轨系统的俯视结构图。
图2是本发明一些实施例中的大行程超精密复合静压导轨系统的侧视结构图。
图3是本发明一些实施例中的另一种大行程超精密复合静压导轨系统的俯视结构图。
图4是本发明一些实施例中的另一种大行程超精密复合静压导轨系统的侧视结构图。
图5是本发明一些实施例中的节流组件的分解结构示意图。
图6是本发明一些实施例中的节流组件的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参照图1，图1是本申请一些实施例中的一种大行程超精密复合静压导轨系统的结构图，该大行程超精密复合静压导轨系统包括：机架1、床身2、静压导向导轨模组3、第一静压承载导轨模组4、Z轴连接板5以及W轴连接板6。
其中，该机架1用于支撑床身2，同时内置低频隔振垫用来阻隔由地面传来的低频振动，主要起承重与隔振的作用。
其中，该床身2设置于所述机架1上；该床身2为大理石床身。
其中，该静压导向导轨模组3设置于所述床身2上，该静压导向导轨模组3为主导轨，其为封闭式静压导轨模组。该静压导向导轨模组3包括封闭式静压导轨3a以及可滑动地设置于该封闭式静压导轨3a内的第一静压滑块组件3b。封闭式静压导轨模组的设计原理是用三个钢板布置在闭式四面多级节流的第一静压滑块组件3b的左、右、上方位形成包覆结构，这就是即所说的 “箱式”结构，第一静压滑块组件3b通入高压油在四个面均形成高压油膜，属于完全约束的受力方式，可以承受多方面的力。
其中，该第一静压承载导轨模组4设置于该床身2上并与该静压导向导轨模组3平行且相对设置。第一静压承载导轨模组4为开式静压导轨模组，其包括第一开式静压导轨4a以及可滑动地设置于该第一开式静压导轨4a内的第二静压滑块组件4b。开式静压导轨模组采用两块钢板组成上下包覆的结构，将第二静压滑块组件4b放置其中，相比较闭式静压导轨模组缺少两个静压腔面不能承受倾覆力，在上面、下面形成高压油膜仅仅起辅助承载作用。
其中，该Z轴连接板5设置于该静压导向导轨模组3以及该第一辅静压承载导轨模组4上，所述Z轴连接板5用于连接机床的Z轴；其中，该W轴连接板6设置于该静压导向导轨模组3上，所述W轴连接板用于连接机床的W轴。Z轴连接板5运动时，凭借静压导向导轨模组3形成的高压油腔浮起来，依赖该封闭式静压导轨3a的直线度以及本身的刚性在导轨行程内高精度运动，为了增大承载力改善该封闭式静压导轨3a的受力状态，采用第一静压承载导轨模组4完成辅助承载。机床加工，W轴连接板6一般放置的是机床的主轴，采用第一开式静压导轨4a可以保证Z轴、W轴同轴心，方便调心安装。
请同时参照图3以及图4，在一些实施例中，该大行程超精密复合静压导轨系统还包括第二静压承载导轨模组7；所述第二静压承载导轨模组7设置于所述床身2上且与所述静压导向导轨模组3相对设置，所述静压导向导轨模组3位于所述第二静压承载导轨模组7以及所述第一静压承载导轨模组4之间；所述W轴连接板6设置于该静压导向导轨模组3以及该第二静压承载导轨模组7上。所述第二静压承载导轨模组7包括第二开式静压导轨7a以及可滑动地设置于该开式静压导轨内的第三静压滑块组件7b。第二静压承载导轨模组7为开式静压导轨模组。开式静压导轨模组采用两块钢板组成上下包覆的结构，将第三静压滑块组件7b放置其中，相比较闭式静压导轨模组缺少两个静压腔面不能承受倾覆力，在上面、下面形成高压油膜仅仅起辅助承载作用。
这种具有两个辅助导轨的应用于负载较大的情况下，采用一个辅助导轨的应用于负载较小的情况。
其中，该第一静压滑块组件3b、第二静压滑块组件4b、第三静压滑块组件7b均包括静压滑块本体以及设置于该静压滑块本体上的节流组件。其中，第一静压滑块组件3b采用的是四面都设置有静压油腔的封闭式静压滑块，该第二静压滑块组件4b、第三静压滑块组件7b采用只有两个面设置有静压油腔的开式静压滑块。
其中，请参照图5以及图6，该节流器包括基座10、上盖30以及设置于该上盖30与该基座10之间的弹性薄膜20。
该上盖30的下表面设置有第二凹槽31，该第二凹槽31内的底壁上设置有第二环形凸起32。该基座10的上表面设置有第一凹槽11，该第一凹槽11内的底壁上设置有节流台12以及第一环形凸起13，该节流台12位于该第一环形凸起13的内侧，该第一环形凸起13的高度大于该节流台12的高度，该节流台12上开设有贯穿至该基座的下表面的节流孔121。
该基座10卡设在该第二凹槽31中，该第二环形凸起32以及该第一环形凸起13相互正对且间隔距离大于该弹性薄膜20的厚度，该弹性薄膜20的边缘夹持在该基座10的上表面与该上盖30的下表面之间以将该第一凹槽11覆盖；其中，该第二凹槽31的内侧壁面沿着预设圆周延伸，所述基座10呈与所述第二凹槽适配的圆柱状。
该第二凹槽31的内侧壁、该第二环形凸起32的外侧壁以及该弹性薄膜20围成上调节腔30a，该第二环形凸起32的内侧壁以及该弹性薄膜20围成上稳压腔30b，该第一凹槽11的内侧壁、该第一环形凸起12的外侧壁以及该弹性薄膜围20成下调节腔10a，该第一环形凸起12的内侧壁以及该弹性薄膜20围成下稳压腔10b；该基座10的开设有由基座10的下表面延伸至该上调节腔30a的进油通道，该第一环形凸起12上开设有将该下调节腔10a和该下稳压腔10b连通的第一缺口121。该第二环形凸起32上开设有将该上调节腔30a和该上稳压腔30b连通的第二缺口（图未示出）。
在一些实施例中，该基座10的上表面开设有与该上调节腔30a连通的第三缺口15；该进油通道为从该基座10的侧壁面延伸至第三缺口15处的导油槽14。
其中，基座10的上表面沿着该第一凹槽11的槽沿设置有内凹的第一环状台阶面16；第二凹槽31的底壁上设置有与所述第一环状台阶面16适配的环状凸起，该环状凸起将弹性薄膜20夹持在所述第一环状台阶面16处。
其中，上盖30的下表面沿着所述第二凹槽31的槽沿开设有内凹的第二环状台阶面33，该第二环状台阶面33以及该基座10的外侧壁面围成环状的进油槽；导油槽14为沿着所述基座10的侧壁面螺旋延伸的曲线槽，且所述曲线槽的端部与所述进油槽连通。
其中，该节流台13呈圆柱状，节流孔131沿着所述节流台的中轴线延伸。
其中，该节流台、所述节流孔、所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第一环形凸起以及所述第二环形凸起的中轴线重合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
Claims (10)
1.一种大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，包括：
机架；
床身，其设置于所述机架上；
静压导向导轨模组，其设置于所述床身上；
第一静压承载导轨模组，其设置于该床身上并与该静压导向导轨模组相对设置；
Z轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组以及该第一辅静压承载导轨模组上，所述Z轴连接板用于连接机床的Z轴；
W轴连接板，其设置于该静压导向导轨模组上，所述W轴连接板用于连接机床的W轴。
2.根据权利要求1所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述静压导向导轨模组包括封闭式静压导轨以及可滑动地设置于该封闭式静压导轨内的第一静压滑块组件。
3.根据权利要求2所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述第一静压滑块组件包括静压滑块本体以及设置于所述静压滑块本体上的节流器；所述节流器包括基座、上盖以及设置于该上盖与该基座之间的弹性薄膜；
该上盖的下表面设置有第二凹槽，该第二凹槽内的底壁上设置有第二环形凸起；该基座的上表面设置有第一凹槽，该第一凹槽内的底壁上设置有节流台以及第一环形凸起，该节流台位于该第一环形凸起的内侧，该第一环形凸起的高度大于该节流台的高度，该节流台上开设有贯穿至该基座的下表面的节流孔；
该基座卡设在该第二凹槽中，该第二环形凸起以及该第一环形凸起相互正对且间隔距离大于该弹性薄膜的厚度，该弹性薄膜的边缘夹持在该第一基座的上表面与该第二凹槽的底壁之间以将该第一凹槽覆盖；
该第二凹槽的内侧壁、该第二环形凸起的外侧壁以及该弹性薄膜围成上调节腔，该第二环形凸起的内侧壁以及该弹性薄膜围成上稳压腔，该第一凹槽的内侧壁、该第一环形凸起的外侧壁以及该弹性薄膜围成下调节腔，该第一环形凸起的内侧壁以及该弹性薄膜围成下稳压腔；
该基座的开设由基座的下表面延伸至该上调节腔的进油通道，该第一环形凸起上开设有将该下调节腔和该下稳压腔连通的第一缺口，该第二环形凸起上开设有将该上调节腔和该上稳压腔连通的第二缺口。
4.根据权利要求3所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述基座的上表面开设有与该上调节腔连通的第三缺口；
所述进油通道为延伸至所述第三缺口处的导油槽。
5.根据权利要求4所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述第二凹槽的内侧壁面沿着预设圆周延伸，所述基座呈与所述第二凹槽适配的圆柱状。
6.根据权利要求5所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述基座的上表面沿着该第一凹槽的槽沿设置有内凹的第一环状台阶面；
所述第二凹槽的底壁上设置有与所述第一环状台阶面适配的环状凸起，所述环状凸起将所述弹性薄膜夹持在所述第一环状台阶面处。
7.根据权利要求1所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述第一静压承载导轨模组包括第一开式静压导轨以及可滑动地设置于该第一开式静压导轨内的第二静压滑块组件。
8.根据权利要求1所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，还包括第二静压承载导轨模组；
所述第二静压承载导轨模组设置于所述床身上且与所述静压导向导轨模组相对设置，所述静压导向导轨模组位于所述第二静压承载导轨模组以及所述第一静压承载导轨模组之间；
所述W轴连接板设置于该静压导向导轨模组以及该第二静压承载导轨模组上。
9.根据权利要求4所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述第二静压承载导轨模组包括第二开式静压导轨以及可滑动地设置于该开式静压导轨内的第三静压滑块组件。
10.根据权利要求1所述的大行程超精密复合静压导轨系统，其特征在于，所述床身为大理石床身。
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