淺談對液體靜壓導(dǎo)軌的認(rèn)識以及發(fā)展

彭 沖，胡燕新，梁靖國

西安遠(yuǎn)方航空技術(shù)發(fā)展總公司

淺談對液體靜壓導(dǎo)軌的認(rèn)識以及發(fā)展

彭 沖，胡燕新，梁靖國

西安遠(yuǎn)方航空技術(shù)發(fā)展總公司

液體靜壓導(dǎo)軌時(shí)現(xiàn)代高精密機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，液體靜壓導(dǎo)軌若要保證機(jī)床施工過程中的精密度，那么對液壓站的輔助方面，也會(huì)有所需求，因?yàn)橐簤赫拘枰ＷC靜壓導(dǎo)軌在提供靜壓的過程中，能夠擁有良好的潤滑介入。而我們在對液體靜壓導(dǎo)軌的認(rèn)識中，則通過對高精密液壓站的設(shè)計(jì)方面，進(jìn)行其近年來的發(fā)展研究。

液體靜壓導(dǎo)軌；液壓站；精密機(jī)床

液體靜壓導(dǎo)軌是一種利用潤滑液進(jìn)行的一種負(fù)載導(dǎo)軌工作，其優(yōu)點(diǎn)有很多，例如摩擦因數(shù)相對同比導(dǎo)軌要小很多，且機(jī)械效率也比較高，抗阻尼特性好，對于作業(yè)的正常運(yùn)行方面，有很好的促進(jìn)作用，最重要的是其服務(wù)壽命相對其他的導(dǎo)軌方面也要長的多。綜合這些優(yōu)勢，液體靜壓導(dǎo)軌，在我國頗受關(guān)注，只不過這一技術(shù)，在超精密切削機(jī)床方面并不是很實(shí)用。在國外的相關(guān)技術(shù)中，針對超精密切削機(jī)床中，往往采用“恒壓”供油方式來進(jìn)行這方面的工作。

一、液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理

首先，液體靜壓導(dǎo)軌和靜壓軸承的工作原理類似，主要就是利用專用的供油設(shè)備進(jìn)行兩相對運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌間的靜壓控制。我們從導(dǎo)軌的層面上來看，主要?jiǎng)t是通過壓力控制，來完成上下靜壓之間的壓力表示，對于整體的液體靜壓表述上，也主要是針對其液壓油層方面的供油外載荷。我們通過導(dǎo)軌進(jìn)行油孔的節(jié)流導(dǎo)軌控制，利用導(dǎo)軌面和滑塊之間的運(yùn)動(dòng)來減少導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)力消耗，同時(shí)提高其運(yùn)動(dòng)的精度。

其次，液體靜壓導(dǎo)軌在應(yīng)用過程中的主要優(yōu)點(diǎn)就是其摩擦系數(shù)特別小，能夠長期保持良好的精度，即便在低速運(yùn)動(dòng)中，也能夠較好的保證其工作的有效性。不過缺點(diǎn)也比較明顯，針對其配套供油和冷卻回收系統(tǒng)上，都因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜，而導(dǎo)致了這方面不能夠更有效的保證其工作環(huán)境的優(yōu)越，同時(shí)也容易產(chǎn)生漏油，對于環(huán)境和成本上也容易導(dǎo)致一定的污染和浪費(fèi)。

最后，在使用的性能上，要比其他的導(dǎo)軌系統(tǒng)更為優(yōu)秀。在業(yè)內(nèi)，導(dǎo)軌技術(shù)是決定機(jī)床性能的關(guān)鍵技術(shù)，所以在機(jī)床的應(yīng)用過程中，我們通過液體靜壓導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌、復(fù)合導(dǎo)軌等的對比，可以看出其性能方面，各有不同。而靜壓導(dǎo)軌在應(yīng)用中則以綜合性能上的優(yōu)越性要比其他導(dǎo)軌更具使用價(jià)值。

二、液體靜壓導(dǎo)軌的分類

在進(jìn)行液體靜壓導(dǎo)軌的分類中，我們主要將其分為閉式液體靜壓導(dǎo)軌和開始液體靜壓導(dǎo)軌兩大類。

閉式液體靜壓導(dǎo)軌在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)就是屬于幾何封閉，能承受正反方向上的超強(qiáng)荷載，對于偏荷載以及顛覆力矩上，都能夠提供很好的保障，與此同時(shí)在油膜的剛度上要比軌道本身的要求要高一些。其制造比較復(fù)雜，為了減少靜壓導(dǎo)軌的功率消耗，上下的油腔的結(jié)構(gòu)采取不等面積的形式。

開式液體靜壓導(dǎo)軌是依靠運(yùn)動(dòng)件進(jìn)行的自重以及外載荷運(yùn)動(dòng)形式上的結(jié)構(gòu)分離，在結(jié)構(gòu)上，只能承受單方向上的荷載，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)則是在導(dǎo)軌的一個(gè)方向進(jìn)行開腔，從水平或小傾斜角度上進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的劃分。而主要的性能特點(diǎn)，在載荷能力上比較強(qiáng)，但是在偏載荷以及力矩能上則相對較差，不能夠承受反向荷載，結(jié)構(gòu)上相對閉式液體靜壓導(dǎo)軌簡單點(diǎn)，且在制造和裝配上更為方便，其尺寸適合小載荷，對于導(dǎo)軌的油腔壓力載荷方面，能夠更好的確保其相應(yīng)的作業(yè)需求。

在進(jìn)行靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)選取中，我們主要的依據(jù)就是對靜壓導(dǎo)軌的承受正方向上的垂直載荷性能對比，在承受載荷過程中，利用顛覆力矩的相應(yīng)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行簡單的加工以及裝配，采用合適后續(xù)作業(yè)的最合適結(jié)構(gòu)來進(jìn)行選擇。而通過對比開始和閉式兩種形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的選取，對于整體的結(jié)構(gòu)方面，都能夠提供良好的保證。

三、液體靜壓導(dǎo)軌的發(fā)展現(xiàn)狀

液體靜壓導(dǎo)軌作為現(xiàn)代微納超精密機(jī)床的制造核心技術(shù)之一，不僅在航天、汽車、信息技術(shù)方面有著卓越的表現(xiàn)，在加點(diǎn)、醫(yī)療等現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，也越來越廣泛的被應(yīng)用。這一技術(shù)的沿用，已經(jīng)和一個(gè)國家的國防以及民生產(chǎn)生了密切的連接，對于整體的國民經(jīng)濟(jì)都體現(xiàn)出了其國家的綜合實(shí)力。而主要的原因就是，液體靜壓導(dǎo)軌具有高精度、低磨損、長壽命、高剛度的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)床的生產(chǎn)過程中，在保障其符合高精度要求的同時(shí)，也能夠滿足重載荷的要求，所以在數(shù)控機(jī)床的超精密數(shù)控設(shè)計(jì)中，應(yīng)用比較廣泛。

在我國對液體靜壓導(dǎo)軌的研究中，因?yàn)槠鸩奖容^晚，所以技術(shù)方面仍舊不能夠和國外的先進(jìn)國家相比，但是重在發(fā)展迅速應(yīng)用廣。在我國的應(yīng)用過程中，液體靜壓導(dǎo)軌技術(shù)因其優(yōu)秀的抗震性和線性運(yùn)行速度優(yōu)勢，迅速的在各行各業(yè)中引起了轟動(dòng)，其發(fā)展中，尤其以YK73125成型磨齒機(jī)和寶鋼寬厚板設(shè)備中的剪切線雙邊剪最出名，其核心技術(shù)就是液體靜壓導(dǎo)軌技術(shù)。

在進(jìn)行大尺度的恒流研究中，應(yīng)用靜壓軸承的各種物理性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)，可以很好的保障其在對應(yīng)的外壓、溫度條件下進(jìn)行有序的作業(yè)，這對于流體分析方面的軟件中，對其油膜壓力以及溫度場方面的數(shù)值模仿方面，都可以提供很好的作業(yè)環(huán)境。而這里我們主要就是針對有限元的方式來進(jìn)行液壓導(dǎo)軌的仿真計(jì)算，從而完成其制造生產(chǎn)過程中的超精密機(jī)床設(shè)計(jì)。

結(jié)語

在針對靜壓導(dǎo)軌的研究中，我們所選取的是通過分析其結(jié)構(gòu)劃分，在通過現(xiàn)在的業(yè)內(nèi)發(fā)展形勢，從而完成的相應(yīng)結(jié)構(gòu)研究，對其溫度和環(huán)境上的影響方面則通過結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行導(dǎo)軌的油腔運(yùn)動(dòng)考慮。而同時(shí)在針對系統(tǒng)科學(xué)化的選擇上，也要針對實(shí)驗(yàn)的因素進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，這對于整體的課題研究方面，都需要進(jìn)行

[1]趙建華,高殿榮,張作超等.液體靜壓導(dǎo)軌定壓供油式油腔承載力的超靜定力學(xué)模型[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2012,48(22):168-176.

[2]高殿榮,趙建華,張作超等.PM流量控制器參數(shù)對液體靜壓導(dǎo)軌性能影響的研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2011,47(18):186-194.

[3]趙建華,高殿榮,張作超等.位移干擾下液體靜壓導(dǎo)軌的被動(dòng)振動(dòng)分析[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào),2013,26(5):693-699.

[4]盧華陽,孫首群.液體靜壓導(dǎo)軌支承油膜的有限元分析[J].機(jī)床與液壓,2007,35(10):146-149.

[5]龔儉龍.液體靜壓導(dǎo)軌的多目標(biāo)優(yōu)化及流場仿真分析[D].廣東工業(yè)大學(xué),2014.