靜壓導軌技術專利技術綜述

劉南

摘 要：靜壓導軌技術是機床的關鍵部件之一，其性能對加工質量有很大的影響。本文基于導軌技術的發展路線出發，重點梳理我國的靜壓導軌技術發展脈絡。

關鍵詞：靜壓導軌；專利分布；技術分支；技術路線

1 引言

導軌系統作為基礎的重要組成部分，是機床成形運動的最終執行部件之一，其功用是保證工件或刀具運動軌跡的精度和支撐。因此導軌系統的精度對機床直線成形運動影響巨大，從而在機床研發中使不可忽視的重要內容和機床項目。導軌技術發展經歷了滑動導軌、滾動導軌、液體/氣體靜壓導軌、復合導軌和磁浮導軌等階段。這些導軌技術的發展并不是簡單的一種技術取代另一種技術的發展，而是在相當長的時間內并存并相互推動。同時隨著新材料科學以及電子與控制技術科學的發展，不斷出現新型的導軌形式及控制，例如靜壓導軌，在兩個相對運動的導軌面間形成靜壓或動壓油膜，由此平衡外載荷，使得導軌運動時不直接接觸。

2 靜壓導軌技術發展歷程

2.1中國靜壓導軌技術發展狀況

中國在靜壓導軌技術研究方面并不比其他國家落后，而且發展速度也非常迅速。為制造精密磨床，上海機床廠于1958年首次開展該技術的研究，1962年組建靜壓研究室，有力推動了靜壓技術的研究與應用。與此同時無錫機床廠等其他磨床廠也開始對靜壓軸承進行試驗，此項技術得到磨床制造也普遍重視。1973年廣州召開了全國靜壓技術會議，從而帶動了全國各大研究機構對靜壓軸承技術的研究及推廣應用的熱潮。為滿足國內對大型、重載磨床的需求，上海機床廠于2004年開發出MC1363/H，采用了液體靜壓導軌。北京航空精密機械研究所生產處“Nanosys300非球面曲面復合加工系統”，它是一種超精密金剛石數控機床，其回轉和直線運動部件均采用了液體靜壓技術。在高等院校、研究院和企業的共同努力下，我國液體靜壓技術的發展經歷了原理驗證、生產性試驗、重點理論研究與大量推廣、靜壓技術應用的擴大與產品化這四個階段。在國內，液體靜壓導軌在各種機床中的應用也越來越普遍。

圖1可以看出占我國靜壓導軌申請量最多的是潘旭華，此人為數控機床的專家，其多次擔任國家“863”項目負責人，他在2004-2006年，制造出高精度的靜壓導軌，發展成數控外圓磨床，為我國的超精密加工裝備核心技術的發展以及推動機床工業的發展和提升制造業整體水平做出重要貢獻。在2006-2008年間，我國的靜壓導軌技術申請量開始增加時，潘旭華個人在此三年內申請量就達到近70件之多。由此可見，潘旭華是我國靜壓導軌技術重要的申請人代表。

靜壓導軌按照導軌結構形式可以分為開式靜壓導軌和閉式靜壓導軌，按照供油情況可分為恒流式靜壓導軌和恒壓式靜壓導軌。靜壓導軌中油膜的厚度直接影響靜壓導軌的剛度，不同類型的靜壓導軌存在著不同的優缺點，所以靜壓導軌技術演進路線和機床導軌技術的發展類似，并不是一種技術完全替代了一種技術的發展，而是在較長時間內并存且相互交叉存在。圖2是我國靜壓導軌技術演進路線。從圖中可以看出，靜壓導軌的各個類型的發展是相互交錯存在的，而且在發展的過程中也是相互并存。1985年中國關于靜壓導軌技術研究的第一份專利申請開始，各類型靜壓導軌的申請量慢慢得到提高，從1989開始，“閉式靜壓導軌”和“恒流式靜壓導軌”技術的研究，但是從2005年開始，中國在靜壓導軌技術方面的研究成果才開始全面化、規?；?，研究范圍開始不斷擴展，“開式靜壓導軌”和“恒壓式靜壓導軌”相關的專利申請開始出現。但是相對于我國實際開始研究的時間可以看出，我國在靜壓導軌技術方面研究還存在著申請量較為遲緩，各項研究技術分布區域比較集中等問題。這些問題有很多都是跟申請專利保護核心技術意識有很大關系。所以我國在鼓勵發明創造和保護專利權人合法權益方面需提出更有力的措施，以此鼓勵發明創造，提高創新能力，推動發明創造的應用，達到促進科學技術進步和經濟社會發展的目的。

隨著加工要求越來越精細化，且生產過程的節能無污染要求的提高，不斷促進著科研工作者對靜壓導軌技術的研究的熱情。中國在靜壓導軌技術方面的研究一直都不落后于歐美國家，但是還缺乏對重要研究技術成果申請專利以得到保護的積極性。

3 結語

綜合分析國內專利申請量的分布，分析靜壓導軌的發展路線。靜壓導軌技術作為高性能機床的關鍵部件之一，其使用壽命長、減振吸振效果好、摩擦系數小、精度和剛度都很高，應用十分廣泛。但為了實現節能環保機床的設計，科研工作者開始對水液壓支承技術的研究，這將會對降低能源消耗、實現可持續發展產生更為廣泛和深遠的影響。endprint