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超精密加工机床重要部件-直线导轨

摘要:超精密加工机床中的常用导轨有V-V型滑动导轨和滚动导轨、液体静压导轨和气体静压导轨。传统的V-V型滑动导轨和滚动导轨在美国和德国的应用都取得了良好的效果。

直线导轨作为刀具和工件相对定位机构的直线导轨,是仅次于主轴的重要部件。对超精密加工机床的直线导轨的基本要求是:动作灵活、无爬行等不连续动作;直线精度好;在实用中应具有与使用条件相适应的刚性;高速运动时发热量少;维修保养容易。超精密加工机床中的常用导轨有V-V型滑动导轨和滚动导轨、液体静压导轨和气体静压导轨。传统的V-V型滑动导轨和滚动导轨在美国和德国的应用都取得了良好的效果。后两种都属于非接触式导轨,所以完全不必担心爬行的产生。从精度方面来考虑后两种也是最适宜的导轨。液体静压导轨由于油的粘性剪切阻力而发热量比较大,因此必须对液压油采取冷却措施。另外液压装置比较大,而且油路的维修保养也麻烦。气体静压导轨由于支承部是平面,可获得较大的支承刚度,它几乎不存在发热问题,如果最初的设计合理,则在后续的维修保养方面几乎不会发生什么问题。但必须注意导轨面的防尘。空气导轨的间隙仅为十几微米,而对如此大小的尘埃肉眼是看不到的,这样的尘埃即使是洁净室也不能完全消除,尘埃落入空气导轨面内会引起导轨面的损伤。总体看来,空气静压导轨是目前最好的导轨,但若不能保证防尘条件,则须改用液体静压导轨。目前空气静压直线导轨的直线度可达0.1~0.2m/250mm。
通过安装调整空气静压导轨得出如下结论:

(1)必须保证足够的排气通道,否则溜板将产生位置扰动,扰动量有时达数微米。

(2)从理论上讲减小节流孔径和气膜厚度,可以提高溜板刚度,但带来工艺上的困难。用传统机械加工手段很难加工出<f0.15mm的小孔,需探求其它加工手段,也对防止小孔堵塞提出了更高的要求。

(3)T型导轨的侧气浮块和下气浮块均由螺钉紧固,形成悬臂结构,当用螺钉紧固和有空气压力作用时,有可能产生变形,使气膜厚度不均匀以致于影响其性能。但经过计算证明,使用长螺钉时,气浮块和螺钉变形均稍大;使用短螺钉时,气浮块和螺钉的变形都在亚微米级,可忽略不计。

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