一种液体静压导轨及系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种液体静压导轨及系统，所述液体静压导轨包括支承组件、驱动组件、位置测量组件、冷却组件和防护组件，液体静压导轨在通静压润滑油后，在主滑块和辅滑块的上下表面形成静压油膜，限制导轨滑动部分的竖直上下运动，在主滑块的左右侧面形成静压油膜，限制导轨滑动部分的侧向左右运动，串联安装在工作台内通往各油腔路径上的两个节流器可根据外部载荷的变化实时自适应调节油膜压力，进而实现液体静压导轨的高精度直线运动和高动态特性。控制器通过控制冷风机、第一油冷机、第二油冷机和润滑油供给装置内的流体温度和供给流量，维持液体静压导轨内部环境温度，进而实现液体静压导轨的高热稳定性。实现液体静压导轨的高热稳定性。实现液体静压导轨的高热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种液体静压导轨及系统


[0001]本技术涉及流体静压支承
，具体涉及一种液体静压导轨及系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步和国民经济的发展，机械系统的复杂化、轻型化、高速化和自动化程度不断提高，工业技术和产品正在向更加高级、精密和尖端的方向发展。航空、航天、兵器、生物、医疗和电子等领域高端应用的产品对零件提出了微纳米量级甚至更高精度的高性能制造需求，超精密加工是实现高性能制造的关键技术之一。
[0003]作为超精密加工的物质基础，超精密机床通过其上布置的各个轴带动刀具和零件按照预定轨迹运动，驱动刀具去除零件多余材料，从而实现零件的加工。液体静压导轨通过液压供给装置向移动副供给静压润滑油来进行载荷支承和运动导向，具有运动精度高、承载力大、刚度高、阻力小、磨损低和寿命长等优点，常作为超精密机床中的直线运动轴使用，是实现超精密机床进给运动的核心功能部件之一。
[0004]表征零件加工精度的表面形貌由刀具和零件间的相互作用形成，与刀具零件相对运动和材料去除机制密切相关。超精密机床由于加工精度要求极高，任何不稳定的因素都将导致刀具零件的相对运动产生几何误差，热误差和动态误差是其中最主要的误差。
[0005]研究表明，热误差在影响超精密机床加工精度的所有误差中占比可以达到50％以上，机床内外部热源引起的结构变形是造成热误差的主要原因。电机电阻发热和润滑油粘性流动是液体静压导轨内部的主要热源，容易引起导轨内的局部温度升高，导致结构产生局部热变形，降低导轨精度。并且，温度变化使得润滑油粘度发生改变，导致液体静压导轨的支承特性发生变化。因此，控制这两个热源引起的液体静压导轨内部温度升高对于降低结构局部热变形，提高其热稳定性具有重要意义。
[0006]在超精密机床加工过程中，油源压力波动、不平衡质量引起的惯性力、静压支承油膜周围的气压波动、电机偏心电磁力、切削力和环境扰动等动态激励的直接或间接作用将会激起液体静压导轨的振动，导致刀具零件相对振动，产生动态误差，降低零件加工精度。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种液体静压导轨，具有抑制动态激励能力强，动态特性好的优点，进而实现液体静压导轨的高精度直线运动，提高机床加工精度。
[0008]此外，本技术还提供基于上述液体静压导轨的系统，不仅能够实现液体静压导轨的高精度直线运动，且能够维持液体静压导轨内部环境温度，同时提高液体静压导轨的热稳定性和动态特性，进而提高超精密机床加工精度。
[0009]本技术通过下述技术方案实现：
[0010]一种液体静压导轨，包括支承组件、驱动组件、位置测量组件、冷却组件和防护组件，所述支承组件包括固定部分和滑动部分；
[0011]所述固定部分包括中侧导轨条、主侧导轨条、主上导轨条、导轨底座、辅上导轨条
和辅侧导轨条，所述导轨底座上端面设置有底座集油槽，所述底座集油槽内设置有底座第一凸台、底座第二凸台和底座第四凸台，所述主侧导轨条、辅侧导轨条和中侧导轨条分别固定在底座第一凸台、底座第二凸台和底座第四凸台的上端面，所述主上导轨条设置在主侧导轨条顶部，所述辅上导轨条设置在辅侧导轨条的顶部；
[0012]所述滑动部分包括主滑块、工作台、辅滑块和节流器；所述主滑块安装在底座第一凸台、中侧导轨条、主侧导轨条和主上导轨条围成的矩形腔内，所述辅滑块安装在底座第二凸台、辅上导轨条和辅侧导轨条围成的U形腔内，所述工作台的底部设置有两个支腿，两个支腿的底部分别与主滑块和辅滑块的上端面连接；
[0013]所述主滑块的上端面、下端面、与中侧导轨条相邻的侧壁和与主侧导轨条相邻的侧壁分别对称设置有两个主滑块右油腔、两个主滑块上油腔、两个主滑块下油腔和两个主滑块左油腔；所述辅滑块的上端面、下端面分别对称设置两个辅滑块上油腔和两个辅滑块下油腔；
[0014]所述工作台、主滑块和辅滑块内设置有多个油路，多个油路分别与主滑块和辅滑块内各个油腔连通，通往各油腔的每个油路上均安装有两个节流器；油路与外部的润滑油供给装置相连，所述润滑油供给装置与底座集油槽相连。
[0015]本技术的工作原理如下：
[0016]所述液体静压导轨在通静压润滑油后，在主滑块和辅滑块的上下表面形成静压油膜，限制导轨滑动部分的竖直上下运动，在主滑块的左右侧面形成静压油膜，限制导轨滑动部分的侧向左右运动，直线电机根据控制输入驱动液体静压导轨的滑动部分沿前后方向运动，串联安装在工作台内通往各油腔路径上的两个节流器可根据外部载荷的变化实时自适应调节油膜压力，进而实现液体静压导轨的高精度直线运动。
[0017]本技术所述液体静压导轨通往各油腔的油路中可以安装两个高动态特性节流器，各油腔压力通过两个节流器进行独立调节，节流效应强，导轨的承载特性好，动刚度高，抑制动态激励的能力强，动态特性好，进而实现液体静压导轨的高精度直线运动，提高机床加工精度。
[0018]进一步地，主滑块的上端面、下端面、与中侧导轨条相邻的侧壁和与主侧导轨条相邻的侧壁均与矩形腔具有一定间隙；所述上端面、下端面均与U形腔具有一定间隙。
[0019]进一步地，工作台内设置有工作台第一纵向通油孔和工作台第二纵向通油孔，所述工作台第一纵向通油孔和工作台第二纵向通油孔分别与通往主滑块各油腔的油路和通往辅滑块各油腔的油路连通；所述工作台上横向贯穿设置有工作台进油孔，所述工作台第一纵向通油孔和工作台第二纵向通油孔通过工作台进油孔连通，所述工作台进油孔与润滑油供给装置连通，所述导轨底座的底部设置有底座竖直回油孔、底座水平回油孔，所述底座水平回油孔一端与底座竖直回油孔连通，另一端与润滑油供给装置连通。
[0020]进一步地，工作台内设置有工作台第一水平阶梯通油孔和工作台第一竖直阶梯通油孔，所述工作台第一水平阶梯通油孔一端与工作台第一纵向通油孔连通，另一端与工作台第一竖直阶梯通油孔连通，所述主滑块内设置有主滑块第一进油孔和主滑块右油腔进油孔，所述主滑块第一进油孔一端与工作台第一竖直阶梯通油孔连通，另一端与主滑块右油腔进油孔连通，所述主滑块右油腔进油孔与主滑块右油腔连通，所述工作台第一水平阶梯通油孔和工作台第一竖直阶梯通油孔内均设置有节流器；
[0021]所述工作台内设置有工作台第二水平阶梯通油孔和工作台第二竖直阶梯通油孔，所述工作台第二水平阶梯通油孔一端与工作台第一纵向通油孔连通，另一端与工作台第二竖直阶梯通油孔连通，所述主滑块内设置有主滑块第二进油孔和主滑块上油腔水平通油孔，所述主滑块第二进油孔一端与工作台第二竖直阶梯通油孔连通，另一端与主滑块上油腔水平通油孔连通，所述主滑块上油腔水平通油孔与主滑块上油腔连通，所述工作台第二水平阶梯通油孔和工作台第二竖直阶梯通油孔内均安装有节流器；
[0022]所述工作台内设置有工作台第三水平阶梯通油孔和工作台第三竖直阶梯通油孔，所述工作台第三水平阶梯通油孔一端与工作台第一纵向通油孔连通，另一端与工作台第三竖直阶梯通油孔连通，所述主滑块内设置有主滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体静压导轨，包括支承组件、驱动组件、位置测量组件、冷却组件和防护组件，其特征在于，所述支承组件包括固定部分和滑动部分；所述固定部分包括中侧导轨条(11)、主侧导轨条(12)、主上导轨条(13)、导轨底座(14)、辅上导轨条(112)和辅侧导轨条(113)，所述导轨底座(14)上端面设置有底座集油槽(141)，所述底座集油槽(141)内设置有底座第一凸台(142)、底座第二凸台(143)和底座第四凸台(145)，所述主侧导轨条(12)、辅侧导轨条(113)和中侧导轨条(11)分别固定在底座第一凸台(142)、底座第二凸台(143)和底座第四凸台(145)的上端面，所述主上导轨条(13)设置在主侧导轨条(12)顶部，所述辅上导轨条(112)设置在辅侧导轨条(113)的顶部；所述滑动部分包括主滑块(15)、工作台(16)、辅滑块(111)和节流器；所述主滑块(15)安装在底座第一凸台(142)、中侧导轨条(11)、主侧导轨条(12)和主上导轨条(13)围成的矩形腔内，所述辅滑块(111)安装在底座第二凸台(143)、辅上导轨条(112)和辅侧导轨条(113)围成的U形腔内，所述工作台(16)的底部设置有两个支腿，两个支腿的底部分别与主滑块(15)和辅滑块(111)的上端面连接；所述主滑块(15)的上端面、下端面、与中侧导轨条(11)相邻的侧壁和与主侧导轨条(12)相邻的侧壁分别对称设置有两个主滑块右油腔(153)、两个主滑块上油腔(157)、两个主滑块下油腔(1511)和两个主滑块左油腔(1514)；所述辅滑块(111)的上端面、下端面分别对称设置两个辅滑块上油腔(1111)和两个辅滑块下油腔(1115)；所述工作台(16)、主滑块(15)和辅滑块(111)内设置有多个油路，多个油路分别与主滑块(15)和辅滑块(111)内各个油腔连通，通往各油腔的每个油路上均安装有两个节流器；油路与外部的润滑油供给装置(8)相连，所述润滑油供给装置(8)与底座集油槽(141)相连。2.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨，其特征在于，所述主滑块(15)的上端面、下端面、与中侧导轨条(11)相邻的侧壁和与主侧导轨条(12)相邻的侧壁均与矩形腔具有一定间隙；所述辅滑块(111)的上端面、下端面均与U形腔具有一定间隙。3.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨，其特征在于，所述工作台(16)内设置有工作台第一纵向通油孔(162)和工作台第二纵向通油孔(167)，所述工作台第一纵向通油孔(162)和工作台第二纵向通油孔(167)分别与通往主滑块(15)各油腔的油路和通往辅滑块(111)各油腔的油路连通；所述工作台(16)上横向贯穿设置有工作台进油孔(161)，所述工作台第一纵向通油孔(162)和工作台第二纵向通油孔(167)通过工作台进油孔(161)连通，所述工作台进油孔(161)与润滑油供给装置(8)连通，所述导轨底座(14)的底部设置有底座竖直回油孔(146)、底座水平回油孔(147)，所述底座水平回油孔(147)一端与底座竖直回油孔(146)连通，另一端与润滑油供给装置(8)连通。4.根据权利要求3所述的一种液体静压导轨，其特征在于，所述工作台(16)内设置有工作台第一水平阶梯通油孔(163)和工作台第一竖直阶梯通油孔(1610)，所述工作台第一水平阶梯通油孔(163)一端与工作台第一纵向通油孔(162)连通，另一端与工作台第一竖直阶梯通油孔(1610)连通，所述主滑块(15)内设置有主滑块第一进油孔(151)和主滑块右油腔进油孔(152)，所述主滑块第一进油孔(151)一端与工作台第一竖直阶梯通油孔(1610)连通，另一端与主滑块右油腔进油孔(152)连通，所述主滑块右油腔进油孔(152)与主滑块右油腔(153)连通，所述工作台第一水平阶梯通油孔(163)和工作台第一竖直阶梯通油孔(1610)内均设置有节流器；
所述工作台(16)内设置有工作台第二水平阶梯通油孔(164)和工作台第二竖直阶梯通油孔(1611)，所述工作台第二水平阶梯通油孔(164)一端与工作台第一纵向通油孔(162)连通，另一端与工作台第二竖直阶梯通油孔(1611)连通，所述主滑块(15)内设置有主滑块第二进油孔(154)和主滑块上油腔水平通油孔(155)，所述主滑块第二进油孔(154)一端与工作台第二竖直阶梯通油孔(1611)连通，另一端与主滑块上油腔水平通油孔(155)连通，所述主滑块上油腔水平通油孔(155)与主滑块上油腔(157)连通，所述工作台第二水平阶梯通油孔(164)和工作台第二竖直阶梯通油孔(1611)内均安装有节流器；所述工作台(16)内设置有工作台第三水平阶梯通油孔(165)和工作台第三竖直阶梯通油孔(1612)，所述工作台第三水平阶梯通油孔(165)一端与工作台第一纵向通油孔(162)连通，另一端与工作台第三竖直阶梯通油孔(1612)连通，所述主滑块(15)内设置有主滑块第三进油孔(158)和主滑块下油腔水平通油孔(159)，所述主滑块第三进油孔(158)一端与工作台第三竖直阶梯通油孔(1612)连通，另一端与主滑块下油腔水平通油孔(159)连通，所述主滑块下油腔水平通油孔(159)与主滑块下油腔(1511)连通，所述工作台第三水平阶梯通油孔(165)和工作台第三竖直阶梯通油孔(1612)内均安装有节流器；所述工作台(16)内设置有工作台第四水平阶梯通油孔(166)和工作台第四竖直阶梯通油孔(1613)，所述工作台第四水平阶梯通油孔(166)一端与工作台第一纵向通油孔(162)连通，另一端与工作台第四竖直阶梯通油孔(1613)连通，所述主滑块(15)内设置有主滑块第四进油孔(1512)和主滑块左油腔进油孔(1513)，所述主滑块第四进油孔(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚利，刘有海，尹承真，阳红，姜忠，魏巍，杜凯旋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：新型
国别省市：