光波超精密技術(shù)研究院——超精密機(jī)床靜壓氣浮導(dǎo)軌

氣體靜壓導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件和支撐部件通過(guò)氣膜彼此隔離，當(dāng)壓縮空氣靜壓導(dǎo)軌和支撐表面之間的空隙中排出時(shí)就形成了氣膜。這種氣浮墊通常在一組導(dǎo)軌中放置幾個(gè)。圖1為普通氣浮墊片工作原理圖。潔凈、干燥、恒壓的壓縮空氣從氣源向外通過(guò)節(jié)流器進(jìn)入氣腔，沿封氣朝向外流動(dòng)，在封氣面和承導(dǎo)面之間形成有承載能力的氣膜。在密封面處，氣腔承載力之和將氣浮墊和與其連接的平臺(tái)浮起。工況下承載力與載荷處于平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生氣體摩擦。負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度降低，而負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度增加；氣膜既起承壓作用，又起潤(rùn)滑作用。

光波超精密氣浮導(dǎo)軌——超精密機(jī)床靜壓氣浮導(dǎo)軌

空氣靜壓導(dǎo)軌是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量的重要組成部分。早期研制的三坐標(biāo)摩擦導(dǎo)軌，大多采用滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，因其摩擦阻力大，較易磨損，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差異較大，且在低速時(shí)容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，已不能滿(mǎn)足測(cè)量精度和速度的不斷提高，因而逐漸用空氣靜壓導(dǎo)軌代替滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌。風(fēng)壓式導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)精度高，磨損小，是目前三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中使用zui廣泛的一種導(dǎo)軌形式。

空氣靜壓導(dǎo)軌的工作原理空氣靜壓導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件和承載部件通過(guò)氣膜相互隔離，氣膜是在壓縮空氣從氣浮器和承導(dǎo)面之間的空隙排放出來(lái)的。這種氣浮墊通常在一組導(dǎo)軌中放置幾個(gè)。圖1為普通氣浮墊片工作原理圖。潔凈、干燥、恒壓的壓縮空氣從氣源向外通過(guò)節(jié)流器進(jìn)入氣腔，沿封氣朝向外流動(dòng)，在封氣面和承導(dǎo)面之間形成有承載能力的氣膜。

空氣靜壓導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件和支撐部件通過(guò)氣膜彼此隔離，當(dāng)壓縮空氣從氣浮板和支撐表面之間的空隙中排出時(shí)就形成了氣膜。這種氣浮墊通常在一組導(dǎo)軌中放置幾個(gè)。圖1為普通氣浮墊片工作原理圖。潔凈、干燥、恒壓的壓縮空氣從氣源向外通過(guò)節(jié)流器進(jìn)入氣腔，沿封氣朝向外流動(dòng)，在封氣面和承導(dǎo)面之間形成有承載能力的氣膜。在密封面處，氣腔承載力之和將氣浮墊和與其連接的平臺(tái)浮起。工況下承載力與載荷處于平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生空氣摩擦。負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度降低，而負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度增加；氣膜既起承壓作用，又起潤(rùn)滑作用。

大尺寸精密花崗石氣浮導(dǎo)軌系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)工作平臺(tái)，主要用于大尺寸測(cè)量設(shè)備的示值校準(zhǔn)。通過(guò)拓展（安裝長(zhǎng)度基準(zhǔn)器激光或光柵）常應(yīng)用于大尺寸測(cè)量設(shè)備（如：激光跟蹤儀）的距離示值校準(zhǔn)、空間尺寸測(cè)量示值校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)示值校準(zhǔn)；激光準(zhǔn)直儀的準(zhǔn)直精度調(diào)試及校準(zhǔn)；手持式激光掃描儀、激光測(cè)距儀的定位精度校準(zhǔn)；通過(guò)安裝影像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)線紋尺、鋼卷尺等測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的測(cè)試與校準(zhǔn)等。

安置設(shè)備的房間的使用面積要求（盡量滿(mǎn)足）：長(zhǎng)度實(shí)際需求 5 米；寬度≥4 米；高度 3.5 米。

設(shè)備安置房間應(yīng)遠(yuǎn)離跑道，周?chē)鸁o(wú)震源，墻體不為外墻，周?chē)⒎缼?。具體要求請(qǐng)建筑設(shè)計(jì)人員根據(jù)長(zhǎng)距離精密計(jì)量及校準(zhǔn)防震的通用要求設(shè)計(jì)。若該校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能建于地下是較為理想的（1、能實(shí)現(xiàn)大尺寸校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所需要的穩(wěn)定的環(huán)境溫度要求；2、易于實(shí)現(xiàn)大尺寸精密校準(zhǔn)所需要的每小時(shí)溫度的變化量要求；3、能節(jié)約能源等）。

氣源要求

供氣壓力： >0.7 MPa

耗氣量： 1.5M3/min

氣源的出口溫度：20±4 ℃

推薦：使用空壓機(jī) 冷凍干燥機(jī) 二級(jí)過(guò)濾。

溫度要求

溫度要求： 20℃±2℃ (精度校驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足 20℃±1℃)

溫度時(shí)間梯度：≤0.8℃/小時(shí)&≤1℃/24 小時(shí)  

溫度空間梯度: ≤0.6℃/m

注意:不應(yīng)受到太陽(yáng)照射，不應(yīng)靠近暖氣，不應(yīng)靠近進(jìn)出通道。溫度將會(huì)直接影響測(cè)量精度及穩(wěn)定性。

濕度要求：

空氣相對(duì)濕度： 40%-70%

推薦：現(xiàn)場(chǎng)請(qǐng)至少配備一個(gè)高靈敏度干濕溫度計(jì)。

注意：過(guò)高濕度會(huì)導(dǎo)致機(jī)器表面、電機(jī)凝結(jié)水份，增大測(cè)量設(shè)備故障概率降低使用壽命。空調(diào)的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)繞開(kāi)精密導(dǎo)軌的主校準(zhǔn)測(cè)量區(qū)域。

光波超精密——超精密機(jī)床靜壓氣浮導(dǎo)軌

滑移導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌和滑動(dòng)件之間采用介質(zhì)，介質(zhì)的種類(lèi)包括固體抗摩擦材料、油和空氣等，因此滑移導(dǎo)軌也分為不同類(lèi)型。

zui為常見(jiàn)的防摩擦導(dǎo)軌是在運(yùn)動(dòng)部件上安裝固體防摩擦材料，如 PVC或銅混和材料，用以降低導(dǎo)軌的摩擦。抗摩擦性材料應(yīng)設(shè)計(jì)有油槽，以滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)部件與導(dǎo)軌表面之間的油潤(rùn)滑或其他潤(rùn)滑形式的要求。

應(yīng)用zui廣的是液壓介質(zhì)，其典型代表是靜壓導(dǎo)軌。受壓時(shí)，液壓油進(jìn)入滑動(dòng)件的溝槽，在滑動(dòng)件與導(dǎo)軌之間形成一層油膜，將滑動(dòng)件與導(dǎo)軌隔開(kāi)，可大大降低滑動(dòng)件受到的摩擦，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。

靜壓式導(dǎo)軌對(duì)于大載荷下的潤(rùn)滑有很好的效果，對(duì)于偏心載荷也有一定的補(bǔ)償作用。例如，一臺(tái)加工機(jī)床在加工一臺(tái)大型砂型箱時(shí)，砂型箱正向機(jī)床行程的末端移動(dòng)，這時(shí)靜壓導(dǎo)軌能增大油壓，使導(dǎo)軌精i確地保持水平載荷狀態(tài)。該技術(shù)還被一些臥式鏜銑床用來(lái)補(bǔ)償深孔加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速的下降。

使用油作介質(zhì)的另一種導(dǎo)軌是動(dòng)壓導(dǎo)軌，它與靜壓導(dǎo)軌的不同之處在于，它不使用壓力，而是使用油的粘性，以避免動(dòng)壓部件與導(dǎo)軌直接接觸。這種優(yōu)點(diǎn)是液壓油泵可以節(jié)省。

氣體也是滑動(dòng)導(dǎo)軌與滑動(dòng)部件之間的常用介質(zhì)，它又分為靜壓導(dǎo)軌和氣動(dòng)動(dòng)壓導(dǎo)軌兩種形式，其工作原理與液壓導(dǎo)軌中的靜壓力導(dǎo)軌和動(dòng)壓力導(dǎo)軌相似。

可調(diào)性是直線滑動(dòng)導(dǎo)軌特有的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)導(dǎo)軌的使用情況，直線滑行導(dǎo)軌系統(tǒng)都將配備可調(diào)邊，有一個(gè)或多個(gè)。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件要沿直線導(dǎo)軌的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，必須保證運(yùn)動(dòng)部件與導(dǎo)軌的側(cè)向緊密接觸，所以導(dǎo)軌要有可調(diào)節(jié)功能。