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,從而產生壓力,構成動壓懸浮。靜壓型如圖1右圖所示,是將外部的壓縮氣體,通過節流孔導入間隙中,借助其靜壓使之懸浮起來,節流孔的作用是當間隙變化時,調整間隙內的壓力,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。" i8 U9 ~; I; O! t8 g# {, g
圖1
r2 x+ Q0 t, e6 i5 ?* y圖1, |% ^! o7 d* }. t
圖2
) @' ? U% s0 C圖2
3 d+ N6 g9 W5 q. w( ]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右圖為平面回轉型,它們具有如下特點:* d9 o' t: {; v0 I4 n
圖3, ?& {+ A0 @) X6 h; E
圖3) s2 ?4 q) K7 G% ?7 w8 y' f
(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)導軌結構簡單,制造以及調整方便;(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。 x6 H# L H$ E( K& \5 d
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 {/ J- a3 {% y' R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構所約束,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為側導軌在外側的平導軌,左2為側導軌在同一導軌兩側的平導軌,左3為平面回轉導軌,左4為菱形導軌。
5 Q3 P& P' t1 G; R1 d6 T$ P圖4% Y1 I* S! ?7 e# b6 i, g6 o
圖49 n. L2 T- x" U' K) h8 w1 C, F! m k
圖4中左1和左2的平導軌雖有相同的氣腔數,但對于側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流器時側面氣腔過長的缺點。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工作臺場合。
5 o8 l# |8 d) M0 Z3 V8 y閉式靜壓導軌具有如下特點:, O W" ^- g8 O/ n3 U9 W1 A% m5 O0 _
(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;
1 O& f3 P; W+ [9 ?+ O2 B I(2)氣膜剛度較高,所以對導軌本身的結構的剛度要求比較高;9 i+ r) D* a3 u# u6 Z7 V' z9 U
(3)導軌制造及調整比較復雜;
( q" U6 d J! m+ i4 k(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構。
2 v8 ^# p" j2 M: g+ P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載荷型。
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* `' e$ l/ T8 F( @7 L: {平面封閉型 重力平衡型 真空預載荷型 圓筒封閉型( q) p) u9 @; q" O
(1)平面封閉型:在氣浮方向上設計一對方向相對的兩個氣膜,形成氣膜預加載。適用于高精度、高剛度、大負載的導軌。
. ~ r, w9 H+ j2 T% b(2)重力平衡型:結構簡單,加工方便,但剛度低,用于負載變動較小的場合;3 \ N+ V3 w! i* W+ x [8 g0 t
(3)真空預載荷型:用壓力氣體產生浮力,形成懸浮狀態,用真空發生裝置產生真空以提高剛度,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兩向驅動,可用單層結構,實現二維運動,即開始結構具有閉式特點,提高了工作臺的工藝性能;
4 `1 t4 G4 I& {$ Z: q2 j. p(4)圓筒封閉型:該導軌結構簡單,但加工復雜,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。' @2 \- z8 b, w, r! }+ V
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