凹面氣體靜壓導軌的製作方法
2023-05-23 10:54:31 2
專利名稱：凹面氣體靜壓導軌的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體靜壓導軌，尤其是涉及一種凹面氣體靜壓導軌。
背景技術：
氣體靜壓導軌，以其摩擦力小、運動平穩、精度高和幾乎無熱變形等優點， 廣泛應用於超精密工具機、精密測量儀器。隨著世界進入了納米時代，氣體靜壓 導軌更加突顯出它的巨大優勢，且對其精度要求也不斷提高。但近年來研究發 現，由於作為氣體靜壓導軌承載介質的氣體具有可壓縮性，容易引起微小的自 激振動，導致在與潤滑氣膜相垂直的法線方向存在振動現象，幅值通常可達
30-50nm。在氣膜法線方向進行高精密測量時，測量信號被氣膜振動信號淹沒。 同理，很多採用氣體潤滑技術的精密加工設備，也遇到了這樣的問題。
氣體靜壓導軌產生振動的原因很複雜，影響其振動的主要因素有節流孔 孔徑、節流孔結構形式、供氣壓力、氣膜厚度等。為減小氣膜振動，各國專家 學者進行了很多研究，常用的方法是複合節流法(即在工作面表面開設均壓 槽)。但此種方法，在抑制氣膜自激振動上仍有一定限度，無法使氣膜振幅減小 至納米級精度或更低。
發明內容
克服上述技術中存在的不足之處，本發明的目的在於提供氣膜振幅小，定 位精度高的一種凹面氣體靜壓導軌。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是
氣體靜壓導軌的一側的工作面為平面或凹面，平面或凹面上設有一個或一 個以上等徑節流孔，與其相配合的氣體靜壓導軌的另一側的工作面為平面或凹 面。
所述的凹面為光滑的凹球面、凹圓錐面或凹拱形面。 所述的氣體靜壓導軌的一個凹面上開有均壓槽。 所述的節流孔直徑小於1毫米。 本發明具有的有益效果是
本發明使得導軌氣膜振幅降低至傳統氣體靜壓導軌氣膜振幅的80%以下。 適用於精密氣體靜壓導軌，尤其適用於超精密、納米氣體靜壓導軌。
圖1是兩個工作面均為凹球面的氣體靜壓導軌的主視剖面圖。
圖2是兩個工作面均為凹球面的氣體靜壓導軌的左視剖面圖。
圖3是一個工作面為凹圓錐面，另一個工作面為平面的氣體靜壓導軌的主 視剖面圖。
圖4是一個工作面為凹圓錐面，另一個工作面為平面的氣體靜壓導軌的左 視剖面圖。
圖5是一個工作面為凹拱形面，另一個工作面為平面的氣體靜壓導軌的主 視剖面圖。
圖6是一個工作面為凹拱形面，另一個工作面為平面的氣體靜壓導軌的左 視剖面圖。
圖7是工作面上開有均壓槽的氣體靜壓導軌的主視剖面圖。
圖8是工作面上開有均壓槽的氣體靜壓導軌的左視剖面圖。
圖9是圖7、 8所示氣體靜壓導軌的均壓槽形狀示意圖。
圖IO是節流孔結構示意圖。
圖中l.節流孔，2.凹球面，3.氣體靜壓導軌的一側，4.氣體靜壓導軌的另 一偵y， 5.凹圓錐面，6.平面，7.凹拱形面，8.均壓槽。
具體實施例方式
如圖l、 2所示，將氣體靜壓導軌的一側3及氣體靜壓導軌的另一側4的工 作面都加工為光滑的凹球面2，氣體靜壓導軌的一側3的工作面上設有一個直徑 小於l毫米的節流孔l。
如圖3、 4所示，將氣體靜壓導軌的一側3的工作面加工為光滑的凹圓錐面 5，氣體靜壓導軌的另一側4的工作面加工為光滑的平面6，在凹圓錐面5上設 置一個直徑小於1毫米的節流孔1。
如圖5、 6所示，將氣體靜壓導軌的一側3的工作面加工為光滑的平面6， 氣體靜壓導軌的另一側4的工作面加工為光滑的凹拱形面7，在平面6上設置一 個直徑小於1毫米的節流孔。
如圖7、 8所示，將氣體靜壓導軌的一側3的工作面加工為光滑的凹球面2， 在凹球面2上開設如圖9所示的環形均壓槽8，氣體靜壓導軌的另一側4的工作 面加工為光滑的平面6，在凹球面2上設置4個直徑小於1毫米的等徑節流孔1 。
在上述的實施方式中，由於節流孔l尺寸很小，在圖l-9中無法顯示清楚， 節流孔1的結構如圖10所示。氣體靜壓導軌的節流孔1最好採用直徑小於0.5毫米的孔。氣體靜壓導軌凹面工作面的凹面弧度通常小於5度。均壓槽8的深
度最好小於0.5毫米，通常選取0-0.25毫米；均壓槽8的寬度最好小於0.5毫米， 通常選取0.1-0.4毫米。綜合考慮載重力，供氣壓力，節流孔孔徑、節流孔個數、 導軌工作面尺寸等參數的相互關係，具體選擇節流孔孔徑、節流孔個數、有無 均壓槽及均壓槽的尺寸、結構。
本發明的實施工藝
按照上述實施方式，加工氣體靜壓導軌。將具有一定壓力的空氣經過節流 孔送入氣體靜壓導軌間隙，藉助其靜壓使導軌懸浮起來，導軌面之間形成一層 極薄的氣膜，實現導軌純空氣摩擦的直線運動。對比傳統氣體靜壓導軌，氣膜 振幅將顯著降低，提高導軌的定位精度。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本 發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落 入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種凹面氣體靜壓導軌，其特徵在於氣體靜壓導軌的一側的工作面為平面或凹面，平面或凹面上設有一個或一個以上等徑節流孔，與其相配合的氣體靜壓導軌的另一側的工作面為平面或凹面。
2. 根據權利要求1所述的一種凹面氣體靜壓導軌，其特徵在於所述的凹面 為光滑的凹球面、凹圓錐面或凹拱形面。
3. 根據權利要求1所述的一種凹面氣體靜壓導軌，其特徵在於所述的氣體 靜壓導軌的一個凹面上開有均壓槽。
4. 根據權利要求1所述的一種凹面氣體靜壓導軌，其特徵在於所述的節流 孔直徑小於1毫米。
全文摘要
本發明公開了一種凹面氣體靜壓導軌。氣體靜壓導軌的一側的工作面為平面或凹面，平面或凹面上設有一個或一個以上等徑節流孔，與其相配合的氣體靜壓導軌的另一側的工作面為平面或凹面。採用本發明能使導軌氣膜振幅降低至傳統氣體靜壓導軌氣膜振幅的80％以下。本發明適用於精密氣體靜壓導軌，尤其適用於超精密、納米氣體靜壓導軌。
文檔編號F16C32/06GK101196214SQ20071016464
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者葉樹亮, 尹招琴, 李東升, 茜 王 申請人:中國計量學院