气浮导轨按工作原理分为两种基本类型:空气动压导轨和空气静压导轨。动压型如图1左图所示,两个面相对移动且间隙呈楔形,沿移动方向间隙逐渐变小。由于相对移动,气体因其黏性作用,被拖带压入楔形间隙中,从而产生压力,构成动压悬浮。静压型如图1右图所示,是将外部的压缩气体,通过节流孔导入间隙中,借助其静压使之悬浮起来,节流孔的作用是当间隙变化时,调整间隙内的压力,从而使导轨具有刚度。气浮导轨是由导轨和溜板组成的滑动副,导轨和溜板之间为气膜润滑。1 d1 D( U+ x1 J8 u+ X- c
图1
0 L Q/ ]. e5 B% N图1 D' _5 I+ [- {6 M( `1 o3 s
图20 u9 N, T% {: P& \2 {( ^
图2
0 B7 X6 c/ S3 z- C! Y开式静压导轨如图2、图3所示,图2左图为平面型,图2右图为平-V型,图3左图为双三角型,图3右图为平面回转型,它们具有如下特点:
# U& E8 o5 f0 F3 S图3
( v9 L' p" g5 W, K) M$ d5 m- f5 W图3
5 }. j) z6 A$ X4 [4 c1 d: d5 W(1)承受正向载荷的能力很大,承受偏载以及颠覆力矩的能力差,不能够承受反向载荷;(2)导轨结构简单,制造以及调整方便;(3)在当导轨尺寸确定以后,气腔压力就只由载荷决定,所以小载荷时气膜刚度低。. W- g5 z K/ o0 |* o# S5 S/ o# l
综上所述,开式静压导轨适用于偏载荷及颠覆力矩小,载荷均匀,水平放置或者仅有小角度倾角的场合。
% R- M! t+ M% b( e- {- G$ s- @闭式静压导轨的运动件,除在其运动方向具有一个自由度外,其余运动自由度都由导轨的结构所约束,故属于几何封闭。图4所示为闭式静压导轨常用的几何形式,图4中左1为侧导轨在外侧的平导轨,左2为侧导轨在同一导轨两侧的平导轨,左3为平面回转导轨,左4为菱形导轨。
8 x7 j+ B1 Y0 p4 N. } H; x图4
0 l3 m- @" v" N/ H( o图4
1 p4 N. ^( i& r- H* Y& A图4中左1和左2的平导轨虽有相同的气腔数,但对于侧面间隙受热变形的影响,后者比前者小,且克服了采用可变节流器时侧面气腔过长的缺点。图4中左3的菱形导轨特点是加工面少,适用于载荷不太大,运动件不太长或回转工作台场合。# t1 _3 i$ b1 b7 f
闭式静压导轨具有如下特点:
2 U+ B3 a7 p9 T, ^9 t(1)能够承受正反向的载荷,能够承受偏载荷以及颠覆力矩的能力比较强;; |) ]7 ^5 \, x$ M7 _
(2)气膜刚度较高,所以对导轨本身的结构的刚度要求比较高;
: {& h% }* \1 e# i. ~(3)导轨制造及调整比较复杂;
& E8 ^- ~8 S; d7 K. P( D(4)为了减少功率的损耗,闭式静压导轨一般是采用不等面积气腔的结构。
9 [) ?$ }$ J2 k2 n# U. o$ S$ h同时气浮导轨按安装特征可以分为平面封闭型、圆筒封闭型、重力平衡型和真空预载荷型。/ I0 Y5 D- G, ^* m+ l
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5 H" l3 j- X f; H$ K: _$ m+ g% B
" c7 Z% ?% c; D7 l+ S& C平面封闭型 重力平衡型 真空预载荷型 圆筒封闭型
4 v) E" U+ r( C( v( y(1)平面封闭型:在气浮方向上设计一对方向相对的两个气膜,形成气膜预加载。适用于高精度、高刚度、大负载的导轨。
+ A# E' J2 c4 k+ y! X5 k: v0 O(2)重力平衡型:结构简单,加工方便,但刚度低,用于负载变动较小的场合;& N! Q) ~8 I! k' W$ ^6 _! I
(3)真空预载荷型:用压力气体产生浮力,形成悬浮状态,用真空发生装置产生真空以提高刚度,由于真空的吸附作用,使得这种止推导轨具有双向的刚度,配上x、y两向驱动,可用单层结构,实现二维运动,即开始结构具有闭式特点,提高了工作台的工艺性能;4 g0 k: `. L$ b( k9 y/ w- Z
(4)圆筒封闭型:该导轨结构简单,但加工复杂,圆柱形导轨得圆柱度和溜板的间隙由机械加工决定,对加工工艺要求较高。而承载能力较小,刚度差,常用于轻载。3 A0 v4 y! A4 O& a( i
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