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(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。& B! Q: X8 C2 c% ^9 {$ s& [
圖19 a: g* J' i" I
圖1: B5 y& D( h3 P1 L8 B3 m
圖2, B7 c0 f+ a( i) R; m- {0 m8 g
圖2
5 s0 O( g! ^& t, Q 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:
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圖3
3 p0 u" _" l" [" n2 p(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。+ r. c8 P' m O
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。
$ J' N8 z: D% C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。
2 \( K9 \+ H3 G) _, f圖47 }+ ^9 Q! Q$ E/ g& g+ A- H
圖4
+ S7 F5 z- }, b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(jié)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。' E+ y$ J4 F/ F( ?6 I) e
閉式靜壓導軌具有如下特點:
* ~9 m2 \9 [6 Q(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;
5 Z& F1 p5 p: a(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;
/ s, w( v' b$ Q% ?: r5 S: D6 l9 q(3)導軌制造及調整比較復雜;7 H. V0 q6 |% ~
(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。7 O5 V* \: D$ B. J1 m: o0 p: r) 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載荷型。
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. P5 F; f2 i- E5 C% ^# U4 U9 f7 c平面封閉型 重力平衡型 真空預載荷型 圓筒封閉型
! l) y5 w5 e! O8 E(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。
n2 o7 D9 l2 _1 v3 W# d3 m(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;2 v8 a9 ` ^" a$ O* ?$ q2 _( `
(3)真空預載荷型:用壓力氣體產生浮力,形成懸浮狀態(tài),用真空發(fā)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(xiàn)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;
, J1 ]& ^/ w' \6 K8 \(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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