精密空气静压导轨组件的设计与分析

　　随着高新技术的发展，我国近几年对精密及超精密加工和测量设备的需求逐年增加，使空气静压导轨得到了广泛应用。空气静压导轨是根据气体润滑技术而开发出来的精密机械元部件，其借助气膜厚度均匀作用，比较容易达到高精度。由于空气的粘性低，不易发生爬行，振动也小，热稳定性好且不污染环境等这些优点，以至于载荷变动小的超精密加工机床和测量机以及精密机械普遍都采用空气静压导轨。特别是以三坐标测量机为代表的测量设备中，目前几乎在导轨中均采用空气静压导轨，而且在结构中大都将花岗岩导轨(定导轨)与空气静压气浮垫(动导轨支承)按照不同的机型和结构要求进行设计、加工和装配调试，组装成“非标”导轨组件。由于气体润滑技术在理论和实践中正在逐步完善，特别是在动特性、稳定性、可靠性方面还需深入研究和实验测试分析，因此大大增加了调试难度，使某些技术力量较弱的单位没有足够的专用测量、实验手段来调试空气静压导轨和解决诸如自激振荡等现象。空气静压导轨组件是在本院课题组多年进行空气静压导轨应用、设计和加工气浮垫(已成为产品)积累了大量的实验检测手段和调试经验的基础上，设计组装完成的一种能通用于各类测量机和超

　　精密加工机床及精密机器上的标准系列化空气静压导轨组件，该项研究完成的空气静压导轨组件可立、卧放置，具有精度高、适应性强、安装使用方便等特点。通过产业化推广，可以普及和提升我国目前精密机械的精度档次，最终达到提高产品质量的目的。

　　1. 结构设计

　　1.1总体方案设计

　　本文设计的空气静压导轨组件系统主要包括气浮导轨组件、传动系统、驱动系统、气动平衡系统。该组件运用气浮导轨组件把滑架气浮起来，由驱动系统带动传动系统沿着气浮导轨移动。该组件可以立、卧式放置，当立式放置时，运用气动系统对滑架进行随动平衡。本文主要对步进电动机驱动的斜轮摩擦传动系统和无杆气缸进行的气动平衡系统两部件进行了设计和论证。精密空气静压导轨组件总体结构如图1所示。

　　1.2气浮导轨设计

　　导轨是传动系统的运动基础，也是传动系统关键部件之一。由于空气的粘性低，不易发生爬行，振动也小，热稳定性好且不污染环境等这些优点，所以本次试验组件采用空气静压导轨进行设计。空气静压导轨是将具有一定压力的空气经过节流器送入导轨间隙，借助其静压使导轨悬浮起来，在导轨面之间形成一层极薄的气膜，且气膜厚度基本保持恒定不变的一种纯空气摩擦的滑动导轨。