本发明专利技术涉及一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，以间歇供油滑动导轨为基础，在滑台导轨面上纵向分割出在两个区域，内区为油膜区，外区为气垫区，油膜区与气垫区的交界处沿运动方向开设有溢散槽，溢散槽将油膜区与气垫区隔开，工作时，在油膜区加入润滑油，形成常压油膜，在气垫区通入压力气体，形成气垫，并设定气体产生的静压力始终小于负载的重力。本发明专利技术具有减少摩擦阻力，降低驱动功率的效果，同时能够消除爬行现象，以改善表面质量，提高加工精度，由于减轻了滑台和滑台导轨结合面的摩擦，导轨寿命明显延长，相较于静压导轨，本发明专利技术的导轨系统结构更加简单，成本更低，经济效应显著，适用于大规模的推广使用。
【技术实现步骤摘要】
一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统
本专利技术涉及机床设备的
，尤其是涉及一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统。
技术介绍
机床导轨作为机床的基础件之一，在各类机床上有着广泛的应用，机床导轨的形式也是多种多样的，滑动导轨作为一种基础的机床导轨，目前在各类机床上依然有着广泛的应用，由于滑动导轨属于金属对金属式，滑台和导轨之间的静摩擦系数大，同时动摩擦系数也会随着推进速度变化而变化，尤其是在低速重载时，极容易产生爬行现象，严重影响加工精度。滑动导轨的润滑方式主要包括流体润滑和边界润滑，流体润滑是指摩擦表面物理吸附分子形成薄膜完全隔开摩擦表面并承担负载的润滑方式，边界润滑是指摩擦表面由物理吸附膜（比如油膜）和化学反应膜（比如氧化膜）隔开摩擦表面的润滑方式。由于表面粗糙度、变形及负载值等因素，纯流体润滑的工况很少，多数滑动导轨的润滑方式都属于边界润滑，同时在机床实际生产加工的过程中，纯流体润滑并不全是优点，由于阻力极小，反而使得运动方向的振动不被抑制甚至被放大，极容易在加工零件的表面产生振纹。在滑动导轨使用的过程中，为了提高导轨的耐磨性，改善摩擦特性，减轻爬行现象，可选用合适的导轨材料、热处理等方式，传统的是采用常压滴油的润滑方式，通过油泵间断向滑台和导轨的结合面之间注入润滑油，以此降低摩擦系数，减轻爬行现象，这种润滑方式属于典型的边界润滑，但受到推进位移，负载及推进速度等众多因素的影响，供油间隔和供油量难以控制，从而导致在实际使用中，依然存在较大的摩擦阻力，爬行现象和使用寿命低的缺点难以克服，特别是在重型机床上，这些缺点体现尤为明显。因此在中大型机床上，为进一步减少运动部件之间的摩擦，一般都采用静压导轨结构，现有的静压导轨结构按结构形式主要分为开式静压导轨和闭式静压导轨，按供油情况可分为恒压供油静压导轨和恒流供油静压导轨，其工作原理都是由油泵提供高压油，经节流阀后进入油腔，利用油的压力使两个结合面之间保持纯液体摩擦，利用较高的油膜刚度和高精度的油垫支撑来保证导轨具有良好的运动精度，静压导轨有着摩擦系数小，效率高，工作运动平稳，不易出现爬行现象的优点，同时长期使用无磨损，显著的提高导轨的使用寿命，但同时，在实际使用过程中，静压导轨存在以下几个方面的缺陷：第一，静压导轨的结构复杂，需要在机床上单独增加一套完整的供油系统，其使用成本和后期维护成本较高，不适合大规模推广使用；第二，静压轨道对使用的润滑油的品质要求较高，增加了使用成本，同时在两部件的结合面之间形成的油膜厚度难以控制，受到油品粘度的影响，在运转启动的初期是没有油膜行程的，即冷启动干磨状态，当达到相对速度后，才可在结合面上形成油膜；第三，静压导轨依然采用的是间歇式供油的方式，容易造成油压不稳定的问题，导致导轨各处的油压高低不等。目前在一些高精度的小型机床上，会使用到气轨作为机床导轨，气轨是一种高精密的仪器，其原理是利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔，空气再由导轨表面上的小孔喷出，在导轨表面和滑行器内表面之间形成很薄的气垫层，滑行器悬浮在气垫层上，与导轨面脱离接触，滑行器几乎可以在导轨面上做无阻力的直线运动，极大的减少了导轨和滑行器之间的摩擦，但气轨的结构精密，造价高，使用环境和要求严格，严禁碰撞、重压，以免导致轨道变形，影响使用，同时目前气轨难以克服的问题是气轨只能呈承受重量较低的负载，加工重量较轻的工件，这也直接导致了气轨难以在大中型的机床上应用。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，该导轨的应用能够有效地减小摩擦阻力，降低驱动功率，从而降低能耗，同时能够大幅度减轻导轨和滑台结合面之间的摩擦，以改善表面质量，消除爬行现象，提高加工精度，由于大幅度减轻结合面之间的摩擦，导轨的使用寿命也得到大的提高。相对于普通滑动导轨，本专利技术的导轨和滑台的直接接触面积小，明显地减小摩擦阻力，相对于动、静压导轨，本专利技术的导轨形成油膜更薄更稳定，同时结构更加简单，不需要安装节流器，成本低调整也更加方便，相对于气轨，本专利技术的导轨在保证加工精度的情况下能够承受更大的负载，能够广泛的运用在大中型机床上。本专利技术的润滑方式最终是在滑台和滑台导轨结合面之间形成一种介于常压润滑和纯流体润滑之间的润滑形式。本专利技术的上述专利技术目的之一是通过以下技术方案得以实现的：一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，包括供油机构、供气机构和导轨机构，其特征在于：导轨机构包括滑台和滑台导轨，滑台位于滑台导轨上方且滑台和滑台导轨滑动连接，滑台导轨与滑台的结合面沿运动方向分为内外两个区，内区为油膜区，外区为气垫区，油膜区的滑台导轨面上开设有油槽，油膜区的两端对称开设有油孔，气垫区的滑台导轨面上开设有气槽，气垫区的两端对称开设有进气孔，油膜区与气垫区的交界处沿运动方向开设有溢散槽，溢散槽将油膜区与气垫区隔开；供油机构为间歇式供油机构，供油机构与油膜区的油孔相连通，以向油膜区的油槽中注油；供气机构包括气泵和进气管，供气机构通过进气管与气垫区的进气孔连通，以向气垫区的气槽中压入气体。通过采用上述技术方案，工作时，供油机构向油膜区的油槽中注入常压润滑油，同时供气机构向气垫区中通入气体，在油膜区形成油膜，气垫区形成气垫，通过溢散槽将油膜区和气垫区隔离，防止润滑油和气体相互交叉污染，之后机床先空载运行，待形成稳定的油膜和气垫后，将工件固定在滑台上进行加工即可。相对于普通滑轨，通过气垫的压力能够抵消负载的部分重力，从而减小滑台滑动时的阻力，有效地的消除爬行现象，同时由于滑台运行的阻力减少，驱动功率能够减小，降低能耗，导轨的使用寿命也得到了明显的提高，相对于动压、静压导轨,滑台和滑台导轨的结合面处形成的油膜更薄更稳定，阻尼更大，有利于提高加工精度，尤其是结构更加简单，不设节流器和流体回收装置，大大降低了成本，后期的维护保养也更加方便。进一步地，油槽为连通密封的网格状油槽，气槽为相互连通的环状密封气槽，网格状的油槽有利于润滑油快速流动，能够迅速在油膜区中形成油膜，环状的密封气槽能够使压入气垫区的气体分布的更加均匀，使气垫各处的气体产生的静压力一致。进一步地，供气机构为可调压式供气机构，气槽中气体产生的静压力始终小于滑台和工件的总重力，通过调节气体的压力，从而改变抵消的负载重力，继而改变油膜厚度，最终实现调节导轨摩擦副阻尼的作用，能够提高加工精度，设定气体产生的静压力始终小于滑台和工件的总重力，从而实现形成的气垫厚度始终小于形成的油膜厚度，防止气压过大将负载完全托起，使油膜失去作用。进一步地，气垫区上设有与溢散槽相连通的防尘槽，防尘槽的内端与溢散槽连通且防尘槽与溢散槽连接处的转角为90度，防尘槽设有三条，分别位于溢散槽的两端和中部，溢散槽和防尘槽中的压力气体能够防止微小颗粒进入到结合面中，减轻结合面的磨损，延长导轨的使用寿命。进一步地，气槽中压入的气体内添加润滑油，润滑油通过气体以雾状的形式进入到气槽中，能够进一步起到润滑作用，减轻结合面之间的摩擦。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，包括供油机构(1)、供气机构(2)和导轨机构(3)，其特征在于：/n导轨机构(3)包括滑台(4)和滑台导轨(5)，滑台(4)位于滑台导轨(5)上方且滑台(4)和滑台导轨(5)滑动连接，所述滑台导轨(5)与滑台(4)的结合面沿运动方向分为内外两个区，内区为油膜区(6)，外区为气垫区(7)，所述油膜区(6)的滑台导轨(5)面上开设有油槽(8)，油膜区(6)的两端对称开设有油孔(9)，所述气垫区(7)的滑台导轨(5)面上开设有气槽(10)，气垫区(7)的两端对称开设有进气孔(11)，所述油膜区(6)与气垫区(7)的交界处沿运动方向开设有溢散槽(12)，溢散槽(12)将油膜区(6)与气垫区(7)隔开；/n供油机构(1)为间歇式供油机构，供油机构(1)与油膜区(6)的油孔(9)相连通，以向油膜区(6)的油槽(8)中注油；/n供气机构(2)包括气泵和进气管，供气机构(2)通过进气管与气垫区(7)的进气孔(11)连通，以向气垫区(7)的气槽(10)中压入气体。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，包括供油机构(1)、供气机构(2)和导轨机构(3)，其特征在于：
导轨机构(3)包括滑台(4)和滑台导轨(5)，滑台(4)位于滑台导轨(5)上方且滑台(4)和滑台导轨(5)滑动连接，所述滑台导轨(5)与滑台(4)的结合面沿运动方向分为内外两个区，内区为油膜区(6)，外区为气垫区(7)，所述油膜区(6)的滑台导轨(5)面上开设有油槽(8)，油膜区(6)的两端对称开设有油孔(9)，所述气垫区(7)的滑台导轨(5)面上开设有气槽(10)，气垫区(7)的两端对称开设有进气孔(11)，所述油膜区(6)与气垫区(7)的交界处沿运动方向开设有溢散槽(12)，溢散槽(12)将油膜区(6)与气垫区(7)隔开；
供油机构(1)为间歇式供油机构，供油机构(1)与油膜区(6)的油孔(9)相连通，以向油膜区(6)的油槽(8)中注油；
供气机构(2)包括气泵和进气管，供气机构(2)通过进气管与气垫区(7)的进气孔(11)连通，以向气垫区(7)的气槽(10)中压入气体。
2.根据权利要求1所述的一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，其特征在于：所述油槽(8)为连通密封的网格状油槽，所述气槽(10)为相互连通的环状密封气槽。
3.根据权利要求1所述的一种具有气体静压卸荷功能的气液混合式导轨系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：牟志斌，
申请(专利权)人：烟台市科达数控装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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