i-·!‘j。jj-·l‘：i·设计与研究j“冉AA空气半悬浮导轨在数控机床上的应用上海第四机床厂吴忠飞徐铨主题词半气浮导轨设计原理内容提要奎气半悬浮导轨用机械式负载补偿机构，可使导轨面的接触摩擦力保持不变，从而提高了机床定位精度和运动精度，并使秽动硌的驱动电流变化率减小到无气浮时的1／3由业增加7机床的承能力一般机床都是采用制造简单、价格低廉的滑功导轨。这种导轨面之间的接触摩擦力是随负载及切削力的垂直分力成正比关系变化而过大的摩撼力会产生移动体的失动、牯滞等现象．执而降低了机床的定位精度，也破坏了机床性能的稳定性。具有负载自动补偿机构的空气悬浮导轨，克服了一般滑动导轨的这些缺点。～．负载自动补偿机构的原理为了使导轨面问的摩擦力与负载无关，在负载的反方向上加上一个力，这个反作用力是出外部压力源提供自≥静压力。在洪气压力一定的半悬浮状态下，负载变化，摩攘力也随之变化要像持恒定的摩擦力，对应于负载的增减，应携相应地增减供气压力。为了实现自动捡测(b圈l负载补偿机构原理圈19f；9卑菲3斯负载和调整供气疆力，我们采用了图1机械式负投补偿机构。由图1a可知，当移动上负载增加时，导执面接触的凸起部分被压缩变形，间隙减小这时，通过泣移传感器，把压力信号反馈给瞄压伺服阀，使右腔压力增加，薄片向左变形，带动阀芯左移，阀口A开口增大，使得工作鹾力增大，增加的压力用以抵消所增加的负载，造就保持了导轨面的摩擦力不变；同理，当移动体上的负载减小时，导轨面接触力减小，间隙增大，使右腔压力减小，薄片向右变形，带动阀芯右移，阀口A开口藏小，使气糟压力减小，从而使得导轨面的接触摩擦力变。对于负载增加AW，固体摩撩力的增值△可由F．求得“j===(¨武中——导轨面的摩擦系数——位移传感器增益0——压力增压阀增益4——气槽有效面积一一导轨面的接触刚度同洋地，导轨面问平均间裱的变化量△0是⋯：△H=△W口十G··e(2J对于负载增加△，而固体摩擦力应增加很小，由(1)式可知，·0·。肛》1作为设计结构要素是很明确的。-9‘维普资讯http://www.cqvip.com=．结构要素的特征，．导轨面的平均间隙与接触剐度半悬}7-状态的导轨面是直接接触的。这样一}有一定粗糙度的接触表面，对位移传感器及嚆压阀的设计是相当重要的在不计移动体自重的初期平均间隙为⋯：L二一(3)Z以(3)式算出的值作为设计基准，那幺加上移动傩自重Ⅱ时，导轨面的突起部分变形，‘均间隙由日变至。，减小了h。(见图2)图?籍触力增加-半均问帕型：E对应于接触力F间隙减小量ho为”：hll：(F0／d)(4)武中一～表观接触衙积、m——是根据导轨面的材质与加工状惠坏而定的系数内图2可知；H0=H一h。：tt—C(／n)(5)在任意接触力F，：一F0一AF时的平均-疆隙H为：H=H～一△H=H-()f6)以上实际已定义了接触刚度k，即，对应-J法触力增加△，间隙变化AH，则k=△，／△△F一()一()㈣2．位移传感器的结构及其增益如闰3所示，传感器的增益0依赖于初期平均间隙日o、传感器背压P及供气压力P作为设计要素，应使传感器的增益尽可能：当初期平均间隙一定，传感器设定背压P≈0．6P时，G最大。·0·围3位移侍感器攥式图三．用于XK~715F机床上的半气浮导轨的计算与实验结果1．设计规格参数(1)实验所用机床工作台自重W0=970kgf。机床最大负载增量△l=1200kgf。(2)导轨面的接触面积—1400x82+I400×77=2．226×lO0mm0：2226cm(3)导轨面摩擦系数(贴得而赛“B斯来盛导轨软带)=0．05。(4)导轨面的粗糙度工作台导轨面粗糙度⋯=4．8m，中拖板导轨面租糙度⋯=8．2m。(5)气源提供最大供气压力为’⋯=5．0kgf／cm。一／r■圜储Ⅱ三布固(6)气槽有效面积图中数值是试制气槽的尺寸。在半悬浮状态下，铡得压力分布规律如图4所示根据压力分布规律，圆形气f机床’维普资讯http://www.cqvip.com槽的有效积A-连似用下式来计算；A=(d口)(8)式中d——气槽中心圆直径，这里取d一50mm0——根据压力分布幽定的系数，这里d5mITI由(8，式要求得单lA气槽的有效面积，4I±手(d+d)一手(硼一5)~2375mm。=23．75grJ1导轨面上共开了28个这样的气槽，所以总的有效两积J为：一28A{一28×23．75=664．9cm(7)：[作台自重...
