氣浮導軌按工作原理分為兩種基本類型:空氣動壓導軌和空氣靜壓導軌。動壓型如圖1左圖所示,兩個面相對移動且間隙呈楔形,沿移動方向間隙逐漸變小。由于相對移動,氣體因其黏性作用,被拖帶壓入楔形間隙中,從而產(chǎn)生壓力,構(gòu)成動壓懸浮。靜壓型如圖1右圖所示,是將外部的壓縮氣體,通過節(jié)流孔導入間隙中,借助其靜壓使之懸浮起來,節(jié)流孔的作用是當間隙變化時,調(diào)整間隙內(nèi)的壓力,從而使導軌具有剛度。氣浮導軌是由導軌和溜板組成的滑動副,導軌和溜板之間為氣膜潤滑。& j8 {" ]5 C. W0 w% R+ P9 r
圖1
) w. \# }; t* w7 z. N. p圖1
4 q3 B5 q% \0 r9 K圖2+ F% w6 y) ~: I- j$ q" {- a
圖2
. ]/ R: r3 U% D8 Y0 t9 Q- h開式靜壓導軌如圖2、圖3所示,圖2左圖為平面型,圖2右圖為平-V型,圖3左圖為雙三角型,圖3右圖為平面回轉(zhuǎn)型,它們具有如下特點:% D/ z/ H2 u+ E1 t
圖3
5 ~- X. [: n$ U' Z6 ?- D6 C2 O圖3, j1 [% M" N8 e' i: } W v
(1)承受正向載荷的能力很大,承受偏載以及顛覆力矩的能力差,不能夠承受反向載荷;(2)導軌結(jié)構(gòu)簡單,制造以及調(diào)整方便;(3)在當導軌尺寸確定以后,氣腔壓力就只由載荷決定,所以小載荷時氣膜剛度低。- |) v; [4 ?! e3 u8 \: _
綜上所述,開式靜壓導軌適用于偏載荷及顛覆力矩小,載荷均勻,水平放置或者僅有小角度傾角的場合。 ?8 w, m& n9 i" E+ k
閉式靜壓導軌的運動件,除在其運動方向具有一個自由度外,其余運動自由度都由導軌的結(jié)構(gòu)所約束,故屬于幾何封閉。圖4所示為閉式靜壓導軌常用的幾何形式,圖4中左1為側(cè)導軌在外側(cè)的平導軌,左2為側(cè)導軌在同一導軌兩側(cè)的平導軌,左3為平面回轉(zhuǎn)導軌,左4為菱形導軌。( i' b$ B1 r) h z9 H/ _2 X& U! b8 }
圖48 |. ~6 c% q/ c) ^3 B( E) ]. z
圖4
. T4 E- d& p6 R! y' K$ e1 y+ g3 n圖4中左1和左2的平導軌雖有相同的氣腔數(shù),但對于側(cè)面間隙受熱變形的影響,后者比前者小,且克服了采用可變節(jié)流器時側(cè)面氣腔過長的缺點。圖4中左3的菱形導軌特點是加工面少,適用于載荷不太大,運動件不太長或回轉(zhuǎn)工作臺場合。
/ l# O" ~' c- ?2 A- I0 J9 h閉式靜壓導軌具有如下特點:
9 G: j; v; F7 p9 f& U& C) k(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;
) P* f4 a6 ^+ n% Y5 n3 x(2)氣膜剛度較高,所以對導軌本身的結(jié)構(gòu)的剛度要求比較高;1 f# b- M$ P% U$ T- f
(3)導軌制造及調(diào)整比較復(fù)雜;1 x' T5 I% D3 H* t
(4)為了減少功率的損耗,閉式靜壓導軌一般是采用不等面積氣腔的結(jié)構(gòu)。
; L$ Y2 i; i0 A" B p# K; i# O同時氣浮導軌按安裝特征可以分為平面封閉型、圓筒封閉型、重力平衡型和真空預(yù)載荷型。
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* ^& E3 Z9 R# x; K2 G) ?平面封閉型 重力平衡型 真空預(yù)載荷型 圓筒封閉型
& d5 D3 I4 _' V3 `3 b(1)平面封閉型:在氣浮方向上設(shè)計一對方向相對的兩個氣膜,形成氣膜預(yù)加載。適用于高精度、高剛度、大負載的導軌。; k/ G; ?2 x4 U4 L% n3 {
(2)重力平衡型:結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,但剛度低,用于負載變動較小的場合;' g6 Q6 Y J9 T; ~6 ^) h }. S
(3)真空預(yù)載荷型:用壓力氣體產(chǎn)生浮力,形成懸浮狀態(tài),用真空發(fā)生裝置產(chǎn)生真空以提高剛度,由于真空的吸附作用,使得這種止推導軌具有雙向的剛度,配上x、y兩向驅(qū)動,可用單層結(jié)構(gòu),實現(xiàn)二維運動,即開始結(jié)構(gòu)具有閉式特點,提高了工作臺的工藝性能;
+ z" `+ u: ], p, p/ k0 ^( g# t8 Y% `(4)圓筒封閉型:該導軌結(jié)構(gòu)簡單,但加工復(fù)雜,圓柱形導軌得圓柱度和溜板的間隙由機械加工決定,對加工工藝要求較高。而承載能力較小,剛度差,常用于輕載。$ d8 T1 ]# h% v# n
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