浅谈对液体静压导轨的认识以及发展

2015-03-11胡燕新梁靖国

科学中国人 2015年24期

关键词：供油静压导轨

彭冲，胡燕新，梁靖国

西安远方航空技术发展总公司

浅谈对液体静压导轨的认识以及发展

彭冲，胡燕新，梁靖国

西安远方航空技术发展总公司

液体静压导轨时现代高精密机床的一个重要组成部分，液体静压导轨若要保证机床施工过程中的精密度，那么对液压站的辅助方面，也会有所需求，因为液压站需要保证静压导轨在提供静压的过程中，能够拥有良好的润滑介入。而我们在对液体静压导轨的认识中，则通过对高精密液压站的设计方面，进行其近年来的发展研究。

液体静压导轨；液压站；精密机床

液体静压导轨是一种利用润滑液进行的一种负载导轨工作，其优点有很多，例如摩擦因数相对同比导轨要小很多，且机械效率也比较高，抗阻尼特性好，对于作业的正常运行方面，有很好的促进作用，最重要的是其服务寿命相对其他的导轨方面也要长的多。综合这些优势，液体静压导轨，在我国颇受关注，只不过这一技术，在超精密切削机床方面并不是很实用。在国外的相关技术中，针对超精密切削机床中，往往采用“恒压”供油方式来进行这方面的工作。

一、液体静压导轨的工作原理

首先，液体静压导轨和静压轴承的工作原理类似，主要就是利用专用的供油设备进行两相对运动的导轨间的静压控制。我们从导轨的层面上来看，主要则是通过压力控制，来完成上下静压之间的压力表示，对于整体的液体静压表述上，也主要是针对其液压油层方面的供油外载荷。我们通过导轨进行油孔的节流导轨控制，利用导轨面和滑块之间的运动来减少导轨运动过程中的动力消耗，同时提高其运动的精度。

其次，液体静压导轨在应用过程中的主要优点就是其摩擦系数特别小，能够长期保持良好的精度，即便在低速运动中，也能够较好的保证其工作的有效性。不过缺点也比较明显，针对其配套供油和冷却回收系统上，都因为其结构的复杂，而导致了这方面不能够更有效的保证其工作环境的优越，同时也容易产生漏油，对于环境和成本上也容易导致一定的污染和浪费。

最后，在使用的性能上，要比其他的导轨系统更为优秀。在业内，导轨技术是决定机床性能的关键技术，所以在机床的应用过程中，我们通过液体静压导轨和滚动导轨、复合导轨等的对比，可以看出其性能方面，各有不同。而静压导轨在应用中则以综合性能上的优越性要比其他导轨更具使用价值。

二、液体静压导轨的分类

在进行液体静压导轨的分类中，我们主要将其分为闭式液体静压导轨和开始液体静压导轨两大类。

闭式液体静压导轨在结构上的特点就是属于几何封闭，能承受正反方向上的超强荷载，对于偏荷载以及颠覆力矩上，都能够提供很好的保障，与此同时在油膜的刚度上要比轨道本身的要求要高一些。其制造比较复杂，为了减少静压导轨的功率消耗，上下的油腔的结构采取不等面积的形式。

开式液体静压导轨是依靠运动件进行的自重以及外载荷运动形式上的结构分离，在结构上，只能承受单方向上的荷载，其结构特点则是在导轨的一个方向进行开腔，从水平或小倾斜角度上进行结构上的划分。而主要的性能特点，在载荷能力上比较强，但是在偏载荷以及力矩能上则相对较差，不能够承受反向荷载，结构上相对闭式液体静压导轨简单点，且在制造和装配上更为方便，其尺寸适合小载荷，对于导轨的油腔压力载荷方面，能够更好的确保其相应的作业需求。

在进行静压导轨的结构选取中，我们主要的依据就是对静压导轨的承受正方向上的垂直载荷性能对比，在承受载荷过程中，利用颠覆力矩的相应结构来进行简单的加工以及装配，采用合适后续作业的最合适结构来进行选择。而通过对比开始和闭式两种形式的优缺点进行相应的选取，对于整体的结构方面，都能够提供良好的保证。

三、液体静压导轨的发展现状

液体静压导轨作为现代微纳超精密机床的制造核心技术之一，不仅在航天、汽车、信息技术方面有着卓越的表现，在加点、医疗等现实领域，也越来越广泛的被应用。这一技术的沿用，已经和一个国家的国防以及民生产生了密切的连接，对于整体的国民经济都体现出了其国家的综合实力。而主要的原因就是，液体静压导轨具有高精度、低磨损、长寿命、高刚度的优点，在机床的生产过程中，在保障其符合高精度要求的同时，也能够满足重载荷的要求，所以在数控机床的超精密数控设计中，应用比较广泛。

在我国对液体静压导轨的研究中，因为起步比较晚，所以技术方面仍旧不能够和国外的先进国家相比，但是重在发展迅速应用广。在我国的应用过程中，液体静压导轨技术因其优秀的抗震性和线性运行速度优势，迅速的在各行各业中引起了轰动，其发展中，尤其以YK73125成型磨齿机和宝钢宽厚板设备中的剪切线双边剪最出名，其核心技术就是液体静压导轨技术。

在进行大尺度的恒流研究中，应用静压轴承的各种物理性质优点，可以很好的保障其在对应的外压、温度条件下进行有序的作业，这对于流体分析方面的软件中，对其油膜压力以及温度场方面的数值模仿方面，都可以提供很好的作业环境。而这里我们主要就是针对有限元的方式来进行液压导轨的仿真计算，从而完成其制造生产过程中的超精密机床设计。