光波超精密技術(shù)研究院——光柵氣浮直線導(dǎo)軌

氣浮導(dǎo)軌是傳動系統(tǒng)運(yùn)動的基礎(chǔ)，是傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。因其空氣粘滯低、不易爬行、振動小、熱穩(wěn)定性好、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。因此這次測試裝置采用空氣靜壓導(dǎo)軌進(jìn)行設(shè)計(jì)。氣靜壓力導(dǎo)軌是指通過書流器將有一定壓力的空氣輸送到導(dǎo)軌間隙內(nèi)，利用氣靜壓力使導(dǎo)軌懸浮，在導(dǎo)軌表面之間形成一層極薄的氣膜，而氣膜厚度基本不變的純空氣摩擦滑動導(dǎo)軌。氣浮導(dǎo)軌副由氣浮塊和承導(dǎo)面組成，每個承導(dǎo)面上至少有兩個氣浮塊。壓力為導(dǎo)向器工作時，氣源氣流通過進(jìn)氣孔受到節(jié)流作用，氣體從進(jìn)氣孔流出后壓力下降，然后進(jìn)入承載氣膜，并向四周擴(kuò)散流動，氣體壓力從承載板外邊界流出，下降到環(huán)境壓力，在承載板與工作臺面之間形成平均厚度為h的氣膜。

光波超精密氣浮導(dǎo)軌——光柵氣浮直線導(dǎo)軌

相同尺寸的空氣軸承，工作時氣膜厚度和節(jié)流孔直徑減少，可使軸承的剛度提高，但如果節(jié)流孔過小，就會給加工制造增加難度，并且容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因此，在空氣軸承的具體設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮使用環(huán)境、加工水平等實(shí)際因素。空氣軸承如果發(fā)生傾斜，氣膜不均勻?qū)⒔档涂諝飧×S承的剛度，因此在使用時應(yīng)盡量避免這種現(xiàn)象。氣浮導(dǎo)軌在設(shè)計(jì)時，可盡可能將同一方向的空氣軸承分散開來。從加工成本和導(dǎo)軌寬度兩個方面考慮，將微結(jié)構(gòu)布局區(qū)長度設(shè)置在5mm，微結(jié)構(gòu)布局區(qū)后，仍保持原有的光滑表面。

靜壓氣浮導(dǎo)軌是由氣浮塊、導(dǎo)軌等部件組成。氣浮運(yùn)動時，氣浮塊與導(dǎo)軌間有壓縮氣體流動形成的氣浮薄膜，這種氣浮薄膜的存在，使氣浮塊與導(dǎo)軌面不直接接觸，減少了摩擦，因而廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、測量機(jī)等精密機(jī)械。

設(shè)備基本配置：裝置主要由高精度花崗石導(dǎo)軌組系統(tǒng)、精密氣浮工作臺系統(tǒng)、移動驅(qū)動系統(tǒng)、長導(dǎo)軌電、氣傳輸隨動系統(tǒng)、CCD 影像系統(tǒng)、溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。

自動驅(qū)動功能和影像測量功能的配置

3、設(shè)備的簡單規(guī)格：3.1、精密導(dǎo)軌采用高精度花崗巖組拼接，長度按客戶需求，高精度直線導(dǎo)軌的工作面應(yīng)無劃傷、裂紋、夾層、銹蝕等影響設(shè)備氣浮位移性和設(shè)備絕i對穩(wěn)定性的質(zhì)量缺陷。

導(dǎo)軌直線度：水平方向：0.003 mm/m 4000mm 0.015 mm； 若裝置行程 6 米以上即需要拼接，單根導(dǎo)軌長度 4 米。

3.2 、導(dǎo)軌前端獨(dú)立的工作臺（不小于 1000x630）mm，安置備用鑲嵌件（螺紋孔），以放置激光測量系統(tǒng)。

3.3 、主支撐采用專用調(diào)整工裝，氣浮支撐調(diào)整裝置，每根導(dǎo)軌 3 個，其余采用 5 個輔助千斤頂支撐。3.4、滑動工作臺系統(tǒng)：滑動工作臺為氣浮結(jié)構(gòu)。

3.4.1. 手動方式可實(shí)現(xiàn)微調(diào)，保證對線及其他定位（自動方式另有方案）。

3.4.2. 氣浮滑動工作臺上具有安裝附件的螺紋孔，便于安裝光學(xué)附件及標(biāo)準(zhǔn)  裝置。

3.4.3. 氣吸附滑動工作臺承載能力大于 50 ㎏。

光波超精密——光柵氣浮直線導(dǎo)軌

在移動部件與導(dǎo)軌接觸面相對的一側(cè)放置斜鐵是zui常用的調(diào)節(jié)方法。圓錐條狀塊狀鐵塊。若滑動件或?qū)к壞p，接觸面之間產(chǎn)生間隙，可通過調(diào)整傾斜鐵片，精i確補(bǔ)償導(dǎo)軌，消除運(yùn)動件與導(dǎo)軌之間的間隙。

機(jī)床廠已開發(fā)出斜鐵自動調(diào)節(jié)的專利技術(shù)，并被廣泛采用。這種技術(shù)的基本原理是使斜鐵保持一個固定的彈簧壓力，一旦移動部件或?qū)к壪到y(tǒng)磨損，斜鐵就能自動消除間隙。

滾動式導(dǎo)向是一種直線導(dǎo)向。滾動式直線滑軌是一種滾動式導(dǎo)軌，它由鋼i珠在滑塊和滑軌之間無限滾動，使負(fù)載平臺在滑軌上可以輕松地進(jìn)行高精度的直線運(yùn)動，其摩擦系數(shù)可降低到傳統(tǒng)滾動式導(dǎo)引的1/50，從而可以輕松地達(dá)到微米定位精度。

滾動式軌道的優(yōu)點(diǎn)

靈敏度高，其動摩擦因數(shù)與靜摩擦因數(shù)相差很小，因而運(yùn)動平穩(wěn)，在低速運(yùn)動時不易發(fā)生爬行。

定位精度較高，重復(fù)定位的精度可以達(dá)到0.2微米。

摩擦阻力小，移動輕，磨損小，保持精度高。

滾動式導(dǎo)軌特別適用于要求機(jī)床工作部件運(yùn)動均勻、運(yùn)動靈敏、定位準(zhǔn)確的場合。

滾動式軌道分類

采用滾珠為滾動體，運(yùn)動靈敏度好，定位準(zhǔn)確；但其承載能力和剛度較小，一般通過預(yù)緊法來提高承載能力和剛度。為避免因?qū)к壈枷菀鸬木葥p失，一般采用淬火鋼制作導(dǎo)軌表面。對于運(yùn)動部件質(zhì)量不大、切削力不大的數(shù)控機(jī)床，采用滾珠導(dǎo)軌。

其承載能力和剛度均大于滾珠導(dǎo)軌，但對其安裝要求較高。不好的安裝方式會導(dǎo)致導(dǎo)軌的偏移和側(cè)滑，加速磨損，降低精度。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床，尤其是大負(fù)荷機(jī)床，普遍采用滾柱導(dǎo)軌。

靜壓導(dǎo)軌對大負(fù)荷運(yùn)動的潤滑具有良好的效果，對偏心負(fù)荷也具有一定的補(bǔ)償作用。比如，某加工機(jī)床在加工一個大型砂型箱時，砂型箱正好運(yùn)動到機(jī)床行程的末端，此時靜壓導(dǎo)軌能夠增大油壓，使導(dǎo)軌仍然準(zhǔn)確保持水平負(fù)載的狀態(tài)。有些臥式鏜銑床也使用這種技術(shù)，用于補(bǔ)償深孔加工時主軸轉(zhuǎn)速的下降。光波超精密——光柵氣浮直線導(dǎo)軌氣浮導(dǎo)軌的幾何精度包括：導(dǎo)軌在垂直面和水平面之間的直線度，導(dǎo)軌面之間的平行度，導(dǎo)軌間的垂直度。

另一種利用油作為介質(zhì)的導(dǎo)軌是動壓導(dǎo)軌，它與靜壓導(dǎo)軌的區(qū)別在于，它不是利用壓力，而是利用油的粘度來避免移動組件與導(dǎo)軌之間發(fā)生直接接觸。這樣的好處是可以節(jié)省液壓油泵。

空氣也是一種滑動導(dǎo)軌與滑動組件之間的常用介質(zhì)，它也分為兩種形式，氣動靜壓導(dǎo)軌和氣動動壓導(dǎo)軌，其工作原理與液壓導(dǎo)軌中的靜壓導(dǎo)軌和動壓導(dǎo)軌類似。

氣浮導(dǎo)軌組成部分

(1)導(dǎo)軌座和溜板；

(2)節(jié)流器，如小孔節(jié)流器、毛細(xì)管節(jié)流器、、薄膜反饋節(jié)流器等；

(3)供氣系統(tǒng)及調(diào)節(jié)裝置。

閉式靜壓導(dǎo)軌具有如下特點(diǎn)：

(1)能夠承受正反向的載荷，能夠承受偏載荷以及顛覆力矩的能力比較強(qiáng)；

(2)氣膜剛度較高，所以對導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)的剛度要求比較高；

(3)導(dǎo)軌制造及調(diào)整比較復(fù)雜；

(4)為了減少功率的損耗，閉式靜壓導(dǎo)軌一般是采用不等面積氣腔的結(jié)構(gòu)。