光波超精密——機(jī)床氣動(dòng)直線導(dǎo)軌

超精機(jī)靜壓氣浮導(dǎo)軌是由高精度的靜導(dǎo)軌、動(dòng)導(dǎo)軌和氣浮軸承等部件組成。高速高壓氣浮軸承在導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，在動(dòng)靜壓導(dǎo)軌之間排放有氣浮軸承，氣體流動(dòng)形成潤(rùn)滑膜，使動(dòng)靜壓導(dǎo)軌表面不直接接觸。氣浮導(dǎo)軌與液壓導(dǎo)軌相比，具有摩擦阻力小、不粘滯、運(yùn)動(dòng)精度高的特點(diǎn)，在超精密機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等高精密儀器設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)氣浮軸承數(shù)確定，氣浮壓力、外荷載不變，動(dòng)導(dǎo)軌間隙氣膜厚度不變時(shí)，由于空氣移動(dòng)的粘度、動(dòng)導(dǎo)軌接觸面面積為定值，靜壓氣浮導(dǎo)軌所受的摩擦力與動(dòng)導(dǎo)軌的速度正相關(guān)。

光波超精密空氣導(dǎo)軌——機(jī)床氣動(dòng)直線導(dǎo)軌

由于氣浮軸承將氣體排入導(dǎo)軌間隙，使其粘性力大于慣性力2，隨著機(jī)床加工精度測(cè)量?jī)x測(cè)量精度的不斷提高，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精度和速度也不斷提高，氣浮導(dǎo)軌明顯具有摩擦阻力小、無(wú)粘滯、運(yùn)動(dòng)精度高的特點(diǎn)，而在超精密機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等高精密儀器設(shè)備中，已廣泛應(yīng)用。

當(dāng)氣浮軸承數(shù)確定，氣浮壓力、外荷載不變，動(dòng)導(dǎo)軌間隙氣膜厚度不變時(shí)，由于空氣移動(dòng)的粘度、動(dòng)導(dǎo)軌接觸面面積為定值，靜壓氣浮導(dǎo)軌所受的摩擦力與動(dòng)導(dǎo)軌的速度正相關(guān)。進(jìn)入導(dǎo)軌間隙的氣體由氣浮軸承排出，其粘性力大于慣性力2，隨著機(jī)床加工精度測(cè)量?jī)x測(cè)量精度的不斷提高，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)速度也不斷提高，氣浮導(dǎo)軌的摩擦力將對(duì)超精密機(jī)床的定位精度、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度產(chǎn)生不可忽視的影響3'。對(duì)超精密機(jī)床的定位精度和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行研究，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[4-6]。

該微結(jié)構(gòu)能有效地應(yīng)用于超精密機(jī)床的動(dòng)靜導(dǎo)軌表面，可有效地降低氣浮導(dǎo)軌間隙內(nèi)高速氣體的流動(dòng)阻力，提高機(jī)床定位精度和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度。以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法(CFD)為基礎(chǔ)(Computational fluid dynamics, CFD)，應(yīng)用雷諾平均方程和帶旋流修正的k-：湍流模型，建立了導(dǎo)軌微結(jié)構(gòu)表面流體動(dòng)力減阻分析模型，并結(jié)合流場(chǎng)分析和阻力分析，尋找符合氣浮導(dǎo)軌功能要求的微結(jié)構(gòu)表面。本文研究了導(dǎo)軌表面微溝槽的形狀和幾何特征參數(shù)對(duì)減阻效果的影響規(guī)律，并通過(guò)識(shí)別各種因素對(duì)減阻效果的影響規(guī)律，分析了矩形、 V形、 U形、 V形、Space-V形等四種微結(jié)構(gòu)表面形態(tài)，確定了z適ui合超精密機(jī)床氣浮導(dǎo)軌減阻要求的微溝槽形狀。然后，通過(guò)研究導(dǎo)軌氣浮表面微結(jié)構(gòu)減阻功能表面的幾何特性(構(gòu)型、尺寸、形狀、位置等)對(duì)減阻的影響規(guī)律，對(duì)氣浮導(dǎo)軌微結(jié)構(gòu)功能表面的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

氣浮式導(dǎo)軌利用空氣的粘性，把外壓縮空氣通過(guò)節(jié)流器引入導(dǎo)軌和滑塊之間的間隙，形成具有超高剛度的氣膜間隙，使負(fù)載得以平穩(wěn)運(yùn)行i。

氣浮式導(dǎo)軌電子制造設(shè)備工業(yè)中超精密測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，如光刻機(jī)、貼片機(jī)等納米和亞微米工業(yè)磨擦系數(shù)接近零，永i不磨損。

持久的精i確度，出廠精i確度即永i久精i確度

導(dǎo)向器永i不磨損，因此不存在售后問(wèn)題，無(wú)需返修，更不用全套更換。

精i確度永不丟失，導(dǎo)軌無(wú)需人工校正，補(bǔ)償。

計(jì)量準(zhǔn)確。由于氣膜剛度大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、振幅小、振動(dòng)頻率接近，所以可以完全避免和消除高精度測(cè)量中振動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，摩擦力小，低速運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生爬行抖動(dòng)現(xiàn)象。隨動(dòng)電機(jī)快速性好，適應(yīng)頻繁啟停測(cè)試要求