靜壓導(dǎo)軌具有高精度 、高抗振性 、低速不爬行 、不磨損等優(yōu)點(diǎn)。靜壓導(dǎo)軌有開式和閉式兩類。根據(jù)工況條件的不同選 擇靜壓導(dǎo)軌的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。其截面有矩形 、圓形、V 形等 ,在結(jié)構(gòu)上也可做成滑塊式 。
開式靜壓導(dǎo)軌可承受重力單方向載荷,用于受力方向恒定的情況,為了提高運(yùn)動精度對于矩形導(dǎo)軌可以將側(cè)面的其中一條導(dǎo)軌做成浮動形式,起預(yù)緊作用。
閉式靜壓導(dǎo)軌可承受各個方向的載荷,用于精密數(shù)控機(jī)床。
圓柱形導(dǎo)軌由于受撓度影響,只能用于行程較短,移動件重量較輕的情況。本公司為 863 項目設(shè)計的薄膜節(jié)流閉式靜壓導(dǎo)軌運(yùn)動精度 1um/1000mm;靜壓圓柱導(dǎo)軌成功應(yīng)用于高剛度數(shù)控車刀架拖板移動;為重型銑床設(shè)計的閉式靜壓導(dǎo)軌能夠載重75噸,采用毛細(xì)管節(jié)流,制造成本比多頭泵節(jié)流節(jié)省十幾萬元,且性能穩(wěn)定。
對于各種靜壓導(dǎo)軌都可用滾珠絲杠或靜壓絲桿等驅(qū)動,對于用水平放置直線電機(jī)驅(qū)動的情況比較合理的形式是使用開式浮動導(dǎo)軌,由于直線電機(jī)工作時有很大的電磁吸力,實(shí)際上在垂直方向已經(jīng)形成閉式結(jié)構(gòu),精度高,結(jié)構(gòu)簡單。
特別注意的是在使用雙圓柱導(dǎo)軌時,由于移動件在兩個圓柱形簡支梁上移動,因此當(dāng)移動件運(yùn)動時導(dǎo)軌本身的變形存在變化,如果不采取措施,不但影響精度,還往往產(chǎn)生接觸而磨損。
數(shù)控機(jī)床已向高速、高精度、高承載方向發(fā)展,同時對可靠性的要求也愈來愈高。各類利用靜壓、動靜壓技術(shù)的各種相對滑動支承具有長壽命、高精度、高剛度等一系列優(yōu)點(diǎn)而被越來越多采用。數(shù)控機(jī)床上常用的靜壓、動靜壓功能部件主要有靜壓軸承、動靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌、靜壓絲桿等。
液體靜壓支承是借助于輸入支承工作面間的液體靜壓力來支承載荷的滑動支承。它處于純液體潤滑條件下工作,形成靜壓支承承載能力的條件為供油系統(tǒng)和控制元件。按供油形式的不同分為定壓式和定量式兩類。
定壓式:各油腔共用一個泵,通往油腔的管路或在油腔中設(shè)置節(jié)流器,利用節(jié)流器的調(diào)壓作用實(shí)現(xiàn)油腔壓力隨外界載荷變化自動調(diào)節(jié),結(jié)構(gòu)簡潔,調(diào)整方便,性能優(yōu)良,成本低,工作精度高,用于各類設(shè)備。定壓式靜壓支承的節(jié)流器按其在工作過程中節(jié)流液阻變化與否分為固定節(jié)流和可變節(jié)流兩大類,前者有毛細(xì)管、小孔等形式,后者有內(nèi)部節(jié)流、薄膜反饋節(jié)流等形式。
定量式:每個油腔各用一個流量恒定的油泵供油,油腔壓力隨著出油阻力的變化而自動調(diào)節(jié),其優(yōu)點(diǎn)為油路簡單,但多頭泵結(jié)構(gòu)龐大,成本高,性能不穩(wěn)定,僅用于重型設(shè)備。
在靜壓軸承的油腔中設(shè)置動壓油楔,在靜止時能有靜壓力將軸浮起,在旋轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生很大的動壓力,兼有靜壓及動壓的特征,使承載能力及抗振性進(jìn)一步提高。上海原創(chuàng)開發(fā)的深淺油腔組合的動靜壓軸承在靜壓、動靜壓承載力方面都有優(yōu)異的性能。迄今仍為國內(nèi)性能最佳的動靜壓軸承。靜壓、動靜壓功能部件的優(yōu)點(diǎn):
油膜具有極強(qiáng)的均化作用,能有效降低加工誤差對運(yùn)動精度的影響;
油膜具有極強(qiáng)的剛度,往往比主軸本身的彎曲強(qiáng)度高得多;
純液體潤滑,理論上無限壽命,若設(shè)計合理供油正常使用幾十年不磨損;
靜壓、動靜壓支承能勝任各類機(jī)床的大功率滿負(fù)荷切削,能承受外力的撞擊;
油膜具有很強(qiáng)的吸振力,能削弱外界振動的影響;
低速不爬行,轉(zhuǎn)速從零到上萬轉(zhuǎn)均能正反轉(zhuǎn)。
推力軸承性能有保證,熱變影響小;
主軸中間段可加粗,系統(tǒng)徑向剛度高,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜;
熱變形影響大,軸向性能差;
適合于主軸前端帶大尺寸法蘭的情況,裝配較費(fèi)時。
適合于多砂輪或?qū)捝拜喣ゴ玻S系剛度高,但更換砂輪時安裝調(diào)整較費(fèi)時。
為提高系統(tǒng)剛度可設(shè)計三支承、凹法蘭等結(jié)構(gòu);
供油壓力粘度的選擇要符合功率損耗最小的原則,使溫升最低;
密封形式按工況條件可選擇接觸式、非接觸式或氣密封;
主軸直徑按載荷確定,對磨床而言,主軸直徑Φ150mm足以勝任功率150kw左右的強(qiáng)力磨削要求。
Project Content
“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大項課題20,MKW5230A/3*160大型精密數(shù)控龍門導(dǎo)軌磨床,動靜壓周邊及萬能磨頭,內(nèi)置式動靜壓電主軸帶自動裝卸砂輪功能。
“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大項課題4,BM63150精密數(shù)控車床及車削中心,內(nèi)置式靜壓電主軸功率70KW,主軸直徑160mm,回轉(zhuǎn)精度<0.5um、轉(zhuǎn)速5000rpm。
“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大項滾動絲桿螺紋磨床磨頭砂輪主軸,回轉(zhuǎn)精度0.1m。
“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大項課題2,HTC32n系列精密數(shù)控車削中心用主軸、靜壓導(dǎo)軌,數(shù)控車內(nèi)置式靜壓電主軸回轉(zhuǎn)精度<0.5um、轉(zhuǎn)速5000rpm,閉式靜壓導(dǎo)軌重復(fù)定位精度0.2um。
“高檔數(shù)控機(jī)床”與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大項課題4,大型直滾動導(dǎo)軌精密曲面成形數(shù)控磨床動靜壓主軸,主軸系統(tǒng)回轉(zhuǎn)精度0.5um。
國家863計劃“超精密加工技術(shù)與裝備”重點(diǎn)項目“大尺寸矩形平面光學(xué)零件高精度磨床”課題,動靜壓主軸系統(tǒng),回轉(zhuǎn)精度0.1um,閉式靜壓導(dǎo)軌1 u m/1000mm。