CN106271684B - 一种磁液双悬浮支承导轨*** - Google Patents

一种磁液双悬浮支承导轨*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种磁液双悬浮导轨***，由静止导轨、静压导板、电磁铁、永磁铁组成液体静压及电磁悬浮支承***，静压导板采用闭式结构，设置在静止导轨的四周。上下方向的静压导板内布置有回字形油腔，油腔中间实体部分掏空，设置有凹槽，安装有电磁铁。两侧的静压导板为平面结构，油路及电磁铁电缆线接头均布在侧静压导板上。永磁铁布置在静止导轨内，其位置及方向与电磁铁相吻合。磁液双悬浮导轨***通过在静压导板与静止导轨间形成油膜，使两导轨分离，实现导轨刚度粗调；使得电磁铁通电，产生电磁悬浮支承，实现导轨刚度精调。与现有技术相比，本发明能够增加导轨***的承载能力、静刚度，提高加工精度及稳定性。

Description

一种磁液双悬浮支承导轨***
技术领域
本发明涉及机床导轨，尤其涉及重型数控精密加工机床导轨，适用于重型数控机床精密化加工的高刚度、大承载能力的导轨***。
背景技术
重型数控机床是“工业航母”，是制造机器的机器。随着航空航天、国防军工、海洋工程等下游装备制造业的蓬勃发展，给重型数控机床带来了巨大的市场机遇；同时下游制造业的装备水平及制造精度不断提高，也给重型数控机床带来了挑战，促使其逐步向高端精密化方向发展。
液体静压导轨由于其本身具有速度范围宽、承载能力强、工作寿命长等诸多优点而得到广泛的应用。静压导轨的油膜刚度和承载能力作为液体静压导轨两个主要性能指标，其值直接影响到液体静压导轨的工作性能。
导轨是重型数控机床中起支承及导向作用的部件，其承载能力及刚度是最重要的两个指标，直接影响着重型数控机床的加工精度。目前，重型数控机床均采用液体静压导轨，其油膜刚度一般在10-30kN/μm范围内，切削载荷为60kN左右，油膜厚度基本在几个微米范围内变化，导致重型数控机床的加工精度在10μm范围内。导轨***的承载能力及刚度不足已经成为制约重型数控机床精密化发展的瓶颈。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种结构简单、精度高、承载能力强的磁液双悬浮支承的导轨***。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种磁液双悬浮支承导轨***，主要由静止导轨、静压导板、电磁铁、永磁铁组成静压支承***和电磁悬浮支承***，实现导轨***的双悬浮支承；所述静压导板采用闭式对置结构，分别设置在静止导轨的四周,所述电磁铁安装在静压导板内，所述永磁铁布置在静止导轨内，其位置与电磁铁相对应，其磁极与电磁铁相同；输入高压油使静压导板与静止导轨之间形成静压油膜，使静压导板与静止导轨分离，调节高压油的输入可调节静压支承***，实现导轨***的粗调；电磁铁通电后，与永磁铁产生互斥的电磁力，辅助支撑静压导板，调节电磁铁的输入电压可调节电磁悬浮支承***，实现导轨***的精调。
所述闭式对置结构的静压导板包括上、下静压导板和左、右侧静压导板，所述上、下静压导板内布置有回字形油腔结构，回字形油腔中间实体部分掏空设置有凹槽，所述电磁铁安装在凹槽内，所述回字形油腔的进、出油口设置在左、右侧静压导板上；所述左、右侧静压导板为平面结构，液压油管路接头及电磁铁电缆线接头均安装在其上。
所述回字形油腔设置窄封油边可提高油腔承载能力。
所述液压油管路接头及电磁铁电缆线接头采用密封圈实现完全密封。
所述电磁悬浮支承***的支承压力为静压支承***的0.8～1.5倍。
本发明的静压导板采用闭式对置结构，使得静压导轨的结构更加合理化，限制了静压导板从静止轨道上分离，提高了静压导轨***的承载能力及静刚度，提升重型数控机床的加工精度；静压导板采用回字形油腔结构，极大限度提高静压导板的有效承载面积，其进、出油口设置在左、右侧静压导板上，方便导轨***的承载及管路更换。
本发明充分利用了液体静压支承和磁悬浮支承的特点，采用液体静压支承粗调、电磁悬浮支承精调的方式双重调节其承载能力及刚度，静压支承起吸振作用，保证了工作台的平稳性；电磁悬浮支承微调保证了导轨的进给准确度，提高工件的加工精度。本发明大大改善了现有机床设备加工精度不好的问题，能使静压支承和磁悬浮结合使用在加工设备中发挥更好的作用。
本发明适用于重型数控机床精密化加工的高刚度、大承载能力的新式导轨***。
与现有技术相比，本发明的磁液双重支承导轨***，能够增加导轨***的承载能力、静刚度及调整精度，提高工件的加工精度及稳定性。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的总体结构主视剖视图。
图3为本发明的侧静压导板结构主视图。
图4为本发明的上、下静压导板结构主视图。
图5为本发明的上、下静压导板结构右视图。
图6为本发明的静止导轨结构俯视图。
图7为本发明的静止导轨结构主视图。
图中：1-上、下静压导板，2-侧静压导板，3-静止导轨，4-永磁铁，5-进油软管接头，6-电缆线接头，7-固定螺钉，8-螺钉密封圈，9-回油管路接头,10-回油管路接头密封圈，11-电缆线接头密封圈，12-进油软管接头密封圈，13-回油槽，14-进油槽，15-电磁铁，16-回油口,17-固定螺钉螺纹孔，18-回油软管接头螺纹孔，19-电缆线接头螺纹孔，20-进油软管接头螺纹孔，21-封油边，22-进油孔，23-电磁铁安装槽，24-电磁铁电缆线通道孔，25-永磁铁安装槽，26-静止导轨定位孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1～7所示，本发明实施例的一种磁液双悬浮支承导轨***，液体静压支承部分包括：上、下静压导板1，侧静压导板2，静止导轨3，进油软管接头5，固定螺钉7，回油管路接头9。上、下静压导板内的回字形油腔的进、出油口的液压油管路接头采用密封圈实现完全密封，以减少泄漏。液压油软管接头固定在左、右两侧静压导板上。液体静压导板的供给压力为3MPa左右。油槽宽度为8mm，深度5mm，封油边宽度为15mm，回字形油腔长宽方向的尺寸为192mm×192mm，油膜厚度拟定为30μm。
液压油从进油软管接头5进入油腔，随着油腔内油液压力的升高，使得上、下静压导板1和静止导轨3之间形成一定的液压油膜，油膜承载力使导板和导轨分开，从而减小移动时的磨损，并且实现初步定位。通过检测导轨之间的油膜厚度来实时调节不同位置油腔的压力。
本发明磁悬浮支承部分，包括：上、下静压导板1，侧静压导板2，静止导轨3，永磁铁4，固定螺钉7，电缆线接头6，电磁铁15。将上、下静压导板的回字形油槽中间实体掏空形成凹槽，把电磁铁设置在凹槽内，电磁铁所连电线从上、下静压导板侧端面引出，通过电缆线接头固定在两侧静压导板上，并用密封件密封。通电后电磁悬浮支承压力为静压支承压力的0.8～1.5倍均可，本实施例采用电磁铁长宽方向的尺寸为120mm×120mm，厚度为30mm，永磁铁长宽方向的尺寸为650mm×130mm，厚度为20mm。
在液压油膜形成静压支承之后，使电磁铁通电，与镶嵌在静止导轨中的永磁铁产生互斥的电磁力，辅助支撑静压导板，起到精调的作用。此时，永磁铁起导向作用，使静压导板运动时确保精度要求。
同液体静压支承一样，通过检测导轨之间的油膜厚度来实时调节不同位置油腔的压力。
本发明可提高导轨的承载能力和油膜刚度，使电磁悬浮和液体静压支承更好的组合，在超精密加工重型设备中发挥更好的作用。

Claims (5)

1.一种磁液双悬浮支承导轨***，其特征在于，主要由静止导轨、静压导板、电磁铁、永磁铁组成静压支承***和电磁悬浮支承***，实现导轨***的双悬浮支承；所述静压导板采用闭式对置结构，设置在静止导轨的四周,所述电磁铁安装在静压导板内，所述永磁铁布置在静止导轨内，其位置与电磁铁相对应，其磁极与电磁铁相同；输入高压油使静压导板与静止导轨之间形成静压油膜，使静压导板与静止导轨分离，调节高压油的油量输入可调节静压支承***，实现导轨***的粗调；电磁铁通电后，与永磁铁产生互斥的电磁力，辅助支撑静压导板，调节电磁铁的输入电压可调节电磁悬浮支承***，实现导轨***的精调。
2.根据权利要求1所述的一种磁液双悬浮支承导轨***，其特征在于，所述闭式对置结构的静压导板包括上、下静压导板和左、右侧静压导板，所述上、下静压导板内布置有回字形油腔结构，回字形油腔中间实体部分掏空设置有凹槽，所述电磁铁安装在凹槽内，所述回字形油腔的进、出油口设置在左、右侧静压导板上；所述左、右侧静压导板为平面结构，液压油管路接头及电磁铁电缆线接头均安装在其上。
3.根据权利要求2所述的一种磁液双悬浮支承导轨***，其特征在于，所述回字形油腔设置窄封油边可提高油腔承载能力。
4.根据权利要求2所述的一种磁液双悬浮支承导轨***，其特征在于，所述液压油管路接头及电磁铁电缆线接头采用密封圈实现完全密封。
5.根据权利要求1所述的一种磁液双悬浮支承导轨***，其特征在于，所述电磁悬浮支承***的支承压力为静压支承***的0.8～1.5倍。
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