一种可调平精密闭式液体静压导轨的制作方法

本实用新型涉及超精密切削加工技术领域，尤其涉及一种可调平精密闭式液体静压导轨。

背景技术：

超精密切削加工技术是从20世纪60年代发展起来的先进制造技术，零件的加工精度取决于超精密机床的精度。超精密加工技术综合利用了测量、伺服控制、光学、环境控制、传感、液压等领域的尖端科技成果。目前超精密加工技术领域，德国、美国、日本、英国的加工设备经过20多年的商品化历程，产品的可靠性和成熟度非常高，国内技术实力与国外存在较大差距，只能依赖进口，但又受到技术保密和贸易封锁等限制。随着“中国制造2025”概念的提出，超精密机床的设计和研发工作不仅成为了新一轮经济的增长点，更肩负着振兴民族工业、实现民族复兴的重任。

液体静压导轨是超精密机床的基础元部件，直接决定着机床各直线运动平台之间的相对运动精度和相对位置精度，目前已经市场化的国外超精密加工设备均采用液体静压导轨配合直线电机实现对刀具、工件的承载和驱动功能。它采用液体静压技术，由于超精密切削力比较小，液体的高阻尼特性和油膜的均化作用有助于获得更高量级的加工精度。

液体静压导轨是一种用于承受载荷的设备，它将接触面间的摩擦形式改为液体摩擦，大大降低了相对运动时的摩擦阻力，而且由于液体薄膜具有均化作用，使液体静压导轨运动精度高出普通导轨至少一个量级。

导轨设计计算时通常将载荷简化为施加在工作台质心的力和倾覆力矩。实际工况下载荷往往不是均匀地施加在静压导轨上的，但是由于闭式导轨具有高刚度、高承载力的特性，另外超精密机床的导轨上的载荷比较小，因此载荷偏心产生的倾覆力矩对超精密加工精度的影响可以忽略。但是对于某些应用场景，如果遇到很大的倾覆力矩时导致导轨发生倾斜，但同时又要求运动件的表面保持非常高的水平度时，目前的设计方案就难以实现了。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，设计一种能够在不同载荷情况下调整导轨上工作台面的水平度的静压导轨，本实用新型提供以下技术方案：

一种可调平精密闭式液体静压导轨，包括工作台、导轨下板以及底座；所述工作台呈“T”字型；所述导轨下板包括左下板和右下板、分别与工作台下表面两侧固定连接；所述工作台上部一侧开设有四个进油口；所述导轨下板前后两端的上下表面各开设一个油腔，按照位置关系分别称为前上油腔、前下油腔、后上油腔、后下油腔，所述工作台与导轨下板内部均开设有连通进油口与油腔的油道，每个进油口对应连通同一端、同一水平面上的两个油腔；所述底座为开口端向中心轴线弯折的“U”型；所述底座的开口端嵌于工作台及导轨下板形成的凹槽中。导轨通油后，通过油腔产生作用力，作用力的大小与油腔中油液的压力和面积有关。载荷发生变化时，通过调整四个进油口的供油压力来抵消倾覆力矩，实现工作台的精密调平，工作台面的前后高度差低于0.5μm。

进一步的，所述导轨下板通过螺栓与工作台下表面固定连接。

进一步的，所述前下油腔、前上油腔、后上油腔、后下油腔的深度一致，且所述前下油腔的体积大于前上油腔的体积、后上油腔的体积大于后下油腔的 体积。当导轨前端受倾覆力矩作用发生下沉时，前下油腔的油腔尺寸大于前上油腔从而对运动台产生向上的作用力，后上油腔的油腔尺寸大于后下油腔从而对运动台产向下的作用力，这样作用在工作台前后两端的作用力产生与载荷相反的力矩从而初步消除运动台面前端的下沉。

进一步的，所述前下油腔与前上油腔的体积比大于后上油腔与后下油腔的体积比。

本实用新型的有益效果在于：通过分路供油的方式，使得不同油腔的供油压力分别可调，最终实现了大倾覆力矩的情况下通过调整油腔压力将导轨上浮起台面调平的目的。本方案结构设计简单、易调，适用于承受较大倾覆载荷超精密加工领域。

附图说明

图1、本实用新型的结构示意图。

图2、本实用新型的油道与油腔示意图。

图中，箭头所示方向为前端，1、工作台，11、进油口，21、左下板，22、右下板，231、前上油腔，232、前下油腔，233、后上油腔，234、后下油腔，24、油道，3、底座。

具体实施方式

如图1-2所示的一种可调平精密闭式液体静压导轨，包括工作台1、导轨下板以及底座3；所述工作台1呈“T”字型；所述导轨下板包括左下板21和右下板22、分别通过螺栓与工作台1下表面两侧固定连接；所述工作台1上部一侧开设有四个进油口11；所述导轨下板前后两端的上下表面各开设一个油腔，按照位置关系分别称为前上油腔231、前下油腔232、后上油腔233、后下油腔234， 所述工作台1与导轨下板内部均开设有连通进油口11与油腔的油道24，每个进油口11对应连通同一端、同一水平面上的两个油腔；所述底座3为开口端向中心轴线弯折的“U”型；所述底座3的开口端嵌于工作台1及导轨下板形成的凹槽中。导轨通油后，通过油腔产生作用力，作用力的大小与油腔中油液的压力和面积有关。载荷发生变化时，通过调整四个进油口11的供油压力来抵消倾覆力矩，实现工作台1的精密调平，工作台1面的前后高度差低于0.5μm。

所述前下油腔232、前上油腔231、后上油腔233、后下油腔234的深度一致，且所述前下油腔232的体积大于前上油腔231的体积、后上油腔233的体积大于后下油腔234的体积。当导轨前端受倾覆力矩作用发生下沉时，前下油腔232的油腔尺寸大于前上油腔231从而对运动台产生向上的作用力，后上油腔233的油腔尺寸大于后下油腔234从而对运动台产向下的作用力，这样作用在工作台1前后两端的作用力产生与载荷相反的力矩从而初步消除运动台面前端的下沉。

所述前下油腔232与前上油腔231的体积比大于后上油腔233与后下油腔234的体积比。

工作时，给工作台1的进油口11供油，液压油经过油道24最终进入导轨下板的各油腔中，油腔中的高压油对底座3产生作用力进而使工作台1浮起。如果产生顺时针方向倾覆力矩时，增大连通前端上表面油腔、后端下表面油腔的进油口11的供油压力，随之前端下表面油腔、后端上表面油腔压力增大，产生逆时针方向的力矩抵消顺时针方向的倾覆。如果产生逆时针方向倾覆力矩时，增大连通前端下表面油腔、后端上表面油腔的进油口11的供油压力，随之前端上表面油腔、后端下表面油腔的压力增大，产生顺时针方向的力矩抵消逆时针 方向的倾覆。

以上述依据本实用新型理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。