液体静压导轨在机床中的应用

第3期(总第120期)

2003年9月山　西　机　械SHAN X I 　M A CH I N ER Y N o 13

Sep 1

文章编号:100828342(2003) 0320046202

液体静压导轨在机床中的应用

李炳健

(山西机器制造公司动力处, 山西　太原　030013)

摘要:简要介绍了液体静压导轨的结构、工作原理, , , 以保证静压导轨有较高的刚度。关键词:静压导轨; 机床; 应用中图分类号:T G 5:yaa

行程范围内导轨正常工作。油腔不外露, 压力油经节流器流入油腔。

静压导轨由于承受载荷的要求不同, 按导轨结构形式可分为开式和闭式两大类, 按节流器的型式也可分为固定节流和可变节流两大类。211　开式静压导轨

0　引言

液体静压导轨、静压轴承、静压丝杠都属于静压支承。静压支承有很多优点, 能满足高精度、重载荷及各种速度范围机床的要求。因此近年来, 静压技术在机床行业中得到了广泛的应用, 前景十分乐观。1　静压导轨的特点

液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔, 形成承载油膜, 将相互接触的金属表面隔开, 实现液体摩擦, 因此具有许多优点。其主要优点是:①摩擦系数小, 一般为010005～01001, 机械效率高; ②导轨面之间建立起一层很薄的油膜,

油膜具有良好的润滑性和吸振性, 因此静压导轨比其它滑动和滚动导轨寿命提高许多倍, 甚至长期使用无磨损, 且工作运动平稳; ③相对运动速度的变化对油膜厚度和刚度的影响小; ④消除了工作台低速运动的“爬行”现象, 且可降低对导轨材料的要求。其缺点是结构较复杂, 且需备置单独的供油系统。2　静压导轨的结构和工作原理

图1是开式静压导轨的工作原理图, 采用固定节流的节流器。

来自油泵的压力油p b 经节流器压力降到p 0, 进入导轨的各个油腔内, 借油腔内的油压把工作台浮起, 使工作台导轨面与床面之间以一层厚度为h 0的油膜隔开。油腔中的油穿过各油腔的封油间隙, 流回油箱, 压力降为零。当工作台在外载W 作用下向下产生一个位移, 导轨间隙由h 0变为h (h

图2是闭式静压导轨的工作原理图。在静压导轨各方向及导轨面上都开有油腔, 所以闭式静压导轨具有承受各方向载荷和颠覆力矩的能力。设油腔 、 、 、 、 、 处的油压分别为p 1、p 2、p 3、p 4、p 5、

P 6。当工作台受到颠覆力矩M 时, 油腔 和 的间隙

静压导轨的工作原理是利用一定压力的油液进入导轨的工作油腔, 把工作台浮起来, 形成一层油膜, 使导轨间的金属表面不接触, 实现导轨之间的纯液体摩擦。

液体静压导轨一般把移动的导轨分成若干个区域, 每个区域在移动部件上都开有油腔, 保证在全部

收稿日期:2003204201

增大, 油腔 和 间隙减小, 由于各节流器的作用, 使油腔 和 的压力p 4和p 3减小, 而油腔 和 的压

作者简介:李炳健(19632) , 女, 山西省五台县人, 工程师, 1984年毕业于太原理工大学, 本科。

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力p 1和p 6增大, 这些力作用在工作台上, 并形成一个与颠覆力矩反向的力矩, 从而使工作台保持平衡

。

——考虑了间隙压力降的系数, 可取近似值为Α

) =1 =(+++3～1 2, 其Α

36L 6B 3L B

中l 、b 分别为油腔的长度和宽度, L 、B

分别为与油腔对应的一段导轨的长度与宽度。

312　油腔的设置

一般沿导轨长度须设置多个油腔, 以保证颠覆力矩作用下有高的刚度。平导轨上的油腔不得少于2个, 12液压泵; 22溢流阀; 32精滤油器; 42节流器; 52工作台的一个油腔; 62床身导轨

图1

　开式静压导轨工作原理图

J =3(1-p 1 p b ) P h 。

式中:p 1——油腔压力, Pa ;

p b ——油泵供油压力, Pa ; h ——导轨间隙, m 。

4　结束语

(1) 为保证静压导轨有高的刚度, 须使间隙h 值

最小, h 值取决于导轨表面的微观与宏观误差, 在刮削质量最高时(在25mm ×25mm 平面上16点～20点) , 最小计算间隙可在15Λm ～20Λm 的范围内选用, 这样, 可保证静压导轨的刚度在1000kgf 因Λm 或更高。

12导轨; 22导轨; 32节流器; 42滤油器; 52油泵; 62溢流阀; 72滤油器; 82油箱

此, 静压导轨可用在任何形式的导轨上。

(2) 闭式静压导轨具有刚度高、可以承受颠覆力

图2　闭式静压导轨工作原理图

矩的特点, 被应用于承受变载的铣床或立式导轨上。

参考文献:

[1]　吉林大学, 吉林工学院, 东北工学院. 金属切削机床设计

(上) [M ]. 上海:上海科学技术出版社, 1981.

[2]　清华大学精密仪器液压教研室. 金属切削机床液压传动

[M ]. 北京:人民教育出版社, 1978.

3　静压导轨的计算和油腔结构形式311　静压导轨的计算

静压导轨的承载能力P (N ) 可按下式计算:。P =p F Α

式中:p ——油腔压力, Pa ;

F ——导轨油腔承载面积, m ;

2

Application of hydraulic static pressure guide i n mach i ne tools

L I B i ng -j i an

(ShanxiM ach ine Building Company , T aiyuan 030013, Ch ina )

Abstract :T h is paper briefly introduced the constructi on and w o rk ing p rinci p le of hydraulic static p ressure guide 1Based on the char 2acteristics of static p ressure guide , the design calculati on w as finished , the fo r m of o il cavity w as selected , so the rigidity of the guide w as guaranteed 1

Key words :static p ressured guide ; o il cavity ; p ressure 1