一種磁液雙懸浮支承導軌系統的製作方法

2023-07-25 18:40:57

本發明涉及工具機導軌，尤其涉及重型數控精密加工工具機導軌，適用於重型數控工具機精密化加工的高剛度、大承載能力的導軌系統。

背景技術：

重型數控工具機是「工業航母」，是製造機器的機器。隨著航空航天、國防軍工、海洋工程等下遊裝備製造業的蓬勃發展，給重型數控工具機帶來了巨大的市場機遇；同時下遊製造業的裝備水平及製造精度不斷提高，也給重型數控工具機帶來了挑戰，促使其逐步向高端精密化方向發展。

液體靜壓導軌由於其本身具有速度範圍寬、承載能力強、工作壽命長等諸多優點而得到廣泛的應用。靜壓導軌的油膜剛度和承載能力作為液體靜壓導軌兩個主要性能指標，其值直接影響到液體靜壓導軌的工作性能。

導軌是重型數控工具機中起支承及導向作用的部件，其承載能力及剛度是最重要的兩個指標，直接影響著重型數控工具機的加工精度。目前，重型數控工具機均採用液體靜壓導軌，其油膜剛度一般在10-30kN/μm範圍內，切削載荷為60kN左右，油膜厚度基本在幾個微米範圍內變化，導致重型數控工具機的加工精度在10μm範圍內。導軌系統的承載能力及剛度不足已經成為制約重型數控工具機精密化發展的瓶頸。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明旨在提供一種結構簡單、精度高、承載能力強的磁液雙懸浮支承的導軌系統。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：一種磁液雙懸浮支承導軌系統，主要由靜止導軌、靜壓導板、電磁鐵、永磁鐵組成靜壓支承系統和電磁懸浮支承系統，實現導軌系統的雙懸浮支承；所述靜壓導板採用閉式對置結構，分別設置在靜止導軌的四周,所述電磁鐵安裝在靜壓導板內，所述永磁鐵布置在靜止導軌內，其位置與電磁鐵相對應，其磁極與電磁鐵相同；輸入高壓油使靜壓導板與靜止導軌之間形成靜壓油膜，使靜壓導板與靜止導軌分離，調節高壓油的輸入可調節靜壓支承系統，實現導軌系統的粗調；電磁鐵通電後，與永磁鐵產生互斥的電磁力，輔助支撐靜壓導板，調節電磁鐵的輸入電壓可調節電磁懸浮支承系統，實現導軌系統的精調。

所述閉式對置結構的靜壓導板包括上、下靜壓導板和左、右側靜壓導板，所述上、下靜壓導板內布置有回字形油腔結構，回字形油腔中間實體部分掏空設置有凹槽，所述電磁鐵安裝在凹槽內，所述回字形油腔的進、出油口設置在左、右側靜壓導板上；所述左、右側靜壓導板為平面結構，液壓油管路接頭及電磁鐵電纜線接頭均安裝在其上。

所述回字形油腔設置窄封油邊可提高油腔承載能力。

所述液壓油管路接頭及電磁鐵電纜線接頭採用密封圈實現完全密封。

所述電磁懸浮支承系統的支承壓力為靜壓支承系統的0.8～1.5倍。

本發明的靜壓導板採用閉式對置結構，使得靜壓導軌的結構更加合理化，限制了靜壓導板從靜止軌道上分離，提高了靜壓導軌系統的承載能力及靜剛度，提升重型數控工具機的加工精度；靜壓導板採用回字形油腔結構，極大限度提高靜壓導板的有效承載面積，其進、出油口設置在左、右側靜壓導板上，方便導軌系統的承載及管路更換。

本發明充分利用了液體靜壓支承和磁懸浮支承的特點，採用液體靜壓支承粗調、電磁懸浮支承精調的方式雙重調節其承載能力及剛度，靜壓支承起吸振作用，保證了工作檯的平穩性；電磁懸浮支承微調保證了導軌的進給準確度，提高工件的加工精度。本發明大大改善了現有工具機設備加工精度不好的問題，能使靜壓支承和磁懸浮結合使用在加工設備中發揮更好的作用。

本發明適用於重型數控工具機精密化加工的高剛度、大承載能力的新式導軌系統。

與現有技術相比，本發明的磁液雙重支承導軌系統，能夠增加導軌系統的承載能力、靜剛度及調整精度，提高工件的加工精度及穩定性。

附圖說明

圖1為本發明的總體結構示意圖。

圖2為本發明的總體結構主視剖視圖。

圖3為本發明的側靜壓導板結構主視圖。

圖4為本發明的上、下靜壓導板結構主視圖。

圖5為本發明的上、下靜壓導板結構右視圖。

圖6為本發明的靜止導軌結構俯視圖。

圖7為本發明的靜止導軌結構主視圖。

圖中：1-上、下靜壓導板，2-側靜壓導板，3-靜止導軌，4-永磁鐵，5-進油軟管接頭，6-電纜線接頭，7-固定螺釘，8-螺釘密封圈，9-回油管路接頭,10-回油管路接頭密封圈，11-電纜線接頭密封圈，12-進油軟管接頭密封圈，13-回油槽，14-進油槽，15-電磁鐵，16-回油口,17-固定螺釘螺紋孔，18-回油軟管接頭螺紋孔，19-電纜線接頭螺紋孔，20-進油軟管接頭螺紋孔，21-封油邊，22-進油孔，23-電磁鐵安裝槽，24-電磁鐵電纜線通道孔，25-永磁鐵安裝槽，26-靜止導軌定位孔。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

如圖1～7所示，本發明實施例的一種磁液雙懸浮支承導軌系統，液體靜壓支承部分包括：靜壓導板1，側靜壓導板2，靜止導軌3，進油管路接頭5，固定螺釘7，回油管路接頭9。上、下靜壓導板內的回字形油腔的進、出油口的液壓油管路接頭採用密封圈實現完全密封，以減少洩漏。液壓油軟管接頭固定在左、右兩側靜壓導板上。液體靜壓導板的供給壓力為3MPa左右。油槽寬度為8mm，深度5mm，封油邊寬度為15mm，回字形油腔長寬方向的尺寸為192mm×192mm，油膜厚度擬定為30μm。

液壓油從進油軟管5進入油腔，隨著油腔內油液壓力的升高，使得上、下靜壓導板1和靜止導軌3之間形成一定的液壓油膜，油膜承載力使導板和導軌分開，從而減小移動時的磨損，並且實現初步定位。通過檢測導軌之間的油膜厚度來實時調節不同位置油腔的壓力。

本發明磁懸浮支承部分，包括：上、下靜壓導板1，側靜壓導板2，靜止導軌3，永磁鐵4，固定螺釘7，電纜線接頭6，電磁鐵15。將上、下靜壓導板的回字形油槽中間實體掏空形成凹槽，把電磁鐵設置在凹槽內，電磁鐵所連電線從上、下靜壓導板側端面引出，通過電纜線接頭固定在兩側靜壓導板上，並用密封件密封。通電後電磁懸浮支承壓力為靜壓支承壓力的0.8～1.5倍均可，本實施例採用電磁鐵長寬方向的尺寸為120mm×120mm，厚度為30mm，永磁鐵長寬方向的尺寸為650mm×130mm，厚度為20mm。

在液壓油膜形成靜壓支承之後，使電磁鐵通電，與鑲嵌在靜止導軌中的永磁鐵產生互斥的電磁力，輔助支撐靜壓導板，起到精調的作用。此時，永磁鐵起導向作用，使靜壓導板運動時確保精度要求。

同液體靜壓支承一樣，通過檢測導軌之間的油膜厚度來實時調節不同位置油腔的壓力。

本發明可提高導軌的承載能力和油膜剛度，使電磁懸浮和液體靜壓支承更好的組合，在超精密加工重型設備中發揮更好的作用。