精密高刚度二维气浮工作台的设计与分析

发布时间：2021-12-09 00:07

　　目前精密二维气浮工作台的研究,存在着二维气浮工作台的刚度和承载力较小的问题,设计了一种以精密方箱为基准的精密高刚度二维气浮工作台。该气浮工作台采用整体式气浮导轨副设计,全部构件以精密方箱为位置基准,用精密方箱自身的高平面度、平行度和垂直度来保证X轴和Y轴导轨的运行直线精度和系统刚度,并且工作台采用直线电机驱动,消除了传统机械传递带来的误差。该实验台具有机械精度高、运动直线度高、系统刚度大、安装维护容易等特点,能在精密加工、精密测量领域中广泛使用。 

【文章来源】：液压与气动. 2020,(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Solidworks 动态干涉检查

研究设计的基于方箱的精密高刚度二维气浮工作台主要包括气浮导轨与方箱一体化设计、气动系统设计、驱动系统设计。总体设计主要是由精密方箱、X轴静导轨、Y轴动滑架、直线电机、光栅尺组成。设计的二维气浮工作台是结合精密方箱自身的“高垂直度和高平面度”与气浮导轨“无摩擦高精度”的优点,并且直接采用直线电机直驱技术,方案以精密方箱为基准,以气浮导轨作为支撑导向,以直线电机作为驱动装置,光栅尺作为位置反馈装置。研究主要对精密方箱与X、Y两方向的气浮导轨一体化组件进行设计和论证,并对气浮导轨的承载力与刚度进行分析。精密高刚度二维气浮工作台总体结构如图1所示。在图1所示的工作台总体结构中,X轴上直线电机的定子固定安装在精调花岗岩平台上,将直线电机的动子与精密方箱连接,从而实现X轴的直接驱动。Y轴上的直线电机定子安装固定在精密方箱上,留有凹槽的滑架可安装直线电机的定子,将直线电机的动子与滑架相连接,从而实现Y轴的直接驱动。

p —— 气膜压力由于气体静压导轨是采用空气润滑,润滑介质是空气,空气的黏性低,比较清洁,振动小,不会产生发热的现象,基于这些优点采用气体静压导轨与精密方箱进行一体化设计。气体静压导轨有多种结构形式,分为闭式平面导轨、闭式圆柱导轨、重力封闭式导轨、真空吸附平衡式导轨,其中闭式平面导轨在工作过程中由于工作台产生的挠度比较小,因此理论上具有较高的运行精度和刚度,承载力大,非常适合所述方案要求,如图3所示。当气浮导轨工作时,产生的一定厚度的气膜能均化导轨表面的轮廓误差,经过前人的实验研究验证,气浮导轨在通气状态下与无气体润滑状态时相比其运行直线度精度提高了约1倍,与静导轨轮廓误差相比精度提高了约2倍[3]。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]微尺度下空气静压支撑在滑移区的承载特性实验研究[J]. 龙威,裴浩,杨绍华,宁方伟.  液压与气动. 2017(02)
[4]高精度平面气浮导轨的误差均化效应研究[J]. 刘锡尧,赵晓龙,刘波,张君安.  润滑与密封. 2016(06)
[5]闭式T形工作台结合面结构对气浮导轨性能的影响[J]. 莫德云,马平,弓满锋.  机械设计与制造. 2015(07)
[6]局部多孔质气浮导轨多目标优化研究[J]. 钟伟,郭宗良,黎鑫,路波.  液压与气动. 2014(06)
[7]矩形闭式静压气浮导轨结构设计计算与仿真分析[J]. 王昆,龚俭龙,曹斌,罗琪.  新技术新工艺. 2014(05)
[8]气浮导轨性能测试实验台设计与分析[J]. 张旭忠,卢志伟,刘波,张君安.  液压与气动. 2012(02)
[9]精密空气静压导轨组件的设计与分析[J]. 卢志伟,刘波,张君安,魏明明.  润滑与密封. 2007(02)
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本文编号：3529513