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。$ p u$ Q1 Z9 \8 Q7 e4 x
圖1
, R5 y) R; b, v& I4 ]3 ]- p" R圖15 o" L4 N9 U4 g. y! g# `8 N4 P
圖2
& C n7 E3 Z; U/ A% R; J8 K& \圖2
' i7 V6 s( E1 t! @0 _, B) X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:0 p) e+ b7 S$ Q
圖3
q) k& t, |$ A; v2 s) L, C圖3
. t2 j) z( D7 B(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。
k- Z# w, d% v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。
; ~+ i: F) C' W" |& K; a: 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。
- F! D' ]2 p$ ?3 V/ y圖4( q0 v; G1 [* H9 |; X2 C* {
圖4+ F3 h( D6 G! c0 A4 H" O- H
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。* ^! j% }" W; a0 ~( s b7 }) R
閉式靜壓導軌具有如下特點:
3 _7 b; z" H% k9 [9 p% [(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;& [7 |( q3 D8 t, ?% q
(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;
% \" T. X2 A* X; X! X" i! R0 x(3)導軌制造及調整比較復雜;
8 J( y5 k1 H- q' p+ `3 H8 J(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。. Q. }; k+ k2 \# U4 F0 V, K
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。' N) T5 z' w7 W7 W" c3 A% h$ |$ h
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平面封閉型 重力平衡型 真空預載荷型 圓筒封閉型
* H; Z8 r1 P8 V/ K(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。
- p6 v! I' c" S9 N! ^) n& `(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;+ t5 o4 t1 W, M1 o+ J
(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;
3 a" t3 A. C. z) A(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。
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