一种高刚度气浮轴承微结构及其气浮轴承制造技术

本申请提供一种高刚度气浮轴承微结构及其气浮轴承，包括六排均压槽组，分别设置于上滑块底面左右侧

【技术实现步骤摘要】
一种高刚度气浮轴承微结构及其气浮轴承


[0001]本申请涉及精密仪器
，更具体地说，涉及一种高刚度气浮轴承微结构
。
还涉及一种包括上述高刚度气浮轴承微结构的气浮轴承
。

技术介绍

[0002]气浮导轨是一种根据气体润滑技术而开发出来的高精密机械部件，其工作原理为：在滑块与导轨之间的缝隙充入压缩空气，形成高压气膜，对运动部件提供一定的支承力，使滑块沿导轨运动时不发生接触，由此实现无摩擦和无振动的平滑移动
。
气浮导轨具有运动精度高
、
热稳定性好和清洁无污染等特点，广泛地应用于实验测量装置和半导体设备等高精密

。
[0003]为了保证滑块在导轨上平稳移动，通常需要在滑块上开设一排节流孔，节流孔与气道相通，通过气道输送压缩空气，从而形成气膜结构
。
[0004]而传统的气浮导轨上的节流孔通常为直径较小的小孔，没有经过系统分析和测试，在实际运行中的很多情况下会出现气膜压力分布不均匀，进一步导致气浮导轨的刚度分布不均，造成导轨在移动中振动，使整体的承载力减少；再者，传统的气浮导轨节流孔，不能充分地利用气体流量，造成过多的耗气量
。
由于气浮导轨的刚度构成了其在各类应用中发挥性能的关键因素之一，所以，气浮导轨刚度低将直接影响导轨的运动精度和导轨的抗干扰能力，极大地影响使气浮导轨的性能及应用
。
[0005]有鉴于此，有待提供一种高刚度气浮轴承微结构，以解决现有节流孔存在的问题
。/>
技术实现思路

[0006]本申请提供一种高刚度气浮轴承微结构，能够充分地利用气体流量
、
均匀气体导轨气膜压力分布
、
扩大导轨气膜的高压承载区域
、
平缓压力梯度
、
抑制节流孔远端位置气膜压力衰减，均匀气浮轴承的刚度分布，提升气浮导轨的承载力及刚度，从而提升气浮导轨的运动精度和抗干扰性能，改善气浮导轨在移动中振动的问题
。
[0007]本申请还提供一种具有上述高刚度气浮轴承微结构的气浮轴承，其运动精度高
、
抗干扰性能好，使用寿命长
。
[0008]本申请提供一种高刚度气浮轴承微结构，包括六排均压槽组，各排的所述均压槽组分别设置于上滑块底面左右侧
、
左滑块的内侧端面
、
右滑块内侧端面
、
左支撑滑块顶面和右支撑滑块顶面；所述均压槽组包括与其所在的滑块上的各节流孔一一对应设置的均压槽，所述均压槽与其对应的节流孔相连通，且于四周包围节流孔；
[0009]所述均压槽用于对经节流孔节流后的压缩气体进行二次节流和均压
、
扩大导轨气膜的高压承载区域至均压槽的四周
、
平缓压力梯度区域，并抑制节流孔远端气膜压力的衰减
、
提高导轨的承载力及刚度
。
[0010]在一些实施例中，所述均压槽的中心线与节流孔的轴线相重合
。
[0011]在一些实施例中，所述均压槽包括方形的均压槽本体和分布于所述均压槽本体且
横纵交叉分布的均压流道；
[0012]所述均压流道包括沿导轨运动方向设置且间隔分布的若干横向流道，以及沿垂直于所述横向流道的纵向设置且间隔分布的若干纵向流道，各所述纵向流道均连通于全部的所述横向流道
。
[0013]在一些实施例中，所述横向流道为三个，各所述横向流道之间等间距分布
。
[0014]在一些实施例中，所述纵向流道为五个，各所述纵向流道之间等间距分布
。
[0015]在一些实施例中，位于中部的中间纵向流道的宽度为
1mm
，位于所述中间纵向流道两侧的纵向流道的宽度为
0.5mm。
[0016]在一些实施例中，所述纵向流道的长度为气浮轴承面宽度的
70
％
。
[0017]在一些实施例中，所述均压槽采用电镀加工
。
[0018]本申请还提供一种气浮轴承，包括支撑板
、
导轨，以及设置有相连通的进气孔
、
节流孔和微结构的上侧滑块
、
左滑块
、
右滑块
、
左支撑滑块和右支撑滑块，所述微结构具体为上述任一项所述的高刚度气浮轴承微结构
。
[0019]在一些实施例中，所述节流孔包括沿压缩气体的流向分布的一级节流孔和二级节流孔，所述一级节流孔的直径为
0.2mm
的圆形截面孔，所述二级节流孔为沿流动方向渐扩式的锥形截面孔
。
[0020]本申请所提供的高刚度气浮轴承微结构，具有的技术优点在于：通过在滑块的出流面上对应于各个节流孔在其周围开设均压槽，一方面，通过均压槽能够均匀压缩空气分布，使得气浮导轨各处刚度均匀一致，提高导轨的承载力和刚度，保证气浮导轨的运动精度，并且提升气浮导轨的抗干扰能力；另一方面，同时增加了压缩空气的利用率，减少空气的耗气量
。
本专利技术通过在滑块出气端面上设置连通且包围于节流孔的微结构均压槽，可以明显克服现有技术的缺陷
。
据此解决了气浮导轨运动精度不高
、
抗干扰能力差
、
压缩空气利用率低
、
耗气量大的问题
。
[0021]本申请中具有上述微结构的气浮轴承，其刚度高
、
精度高
、
性能好，能够满足人们对高刚度
、
高精度的气浮轴承的要求
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0023]图1为本申请所提供的具有高刚度气浮轴承微结构的气浮轴承的三维结构示意图
(
导轨未示出
)
；
[0024]图2为本申请所提供的具有高刚度气浮轴承微结构的气浮轴承的剖视图；
[0025]图3为本申请所提供的高刚度气浮轴承微结构的细节放大图；
[0026]图4为图3中
A
‑
A
部位的剖视图；
[0027]图5为本申请提供的节流孔结构沿滑动方向上的压力变化曲线图；
[0028]图6为本申请提供的均压槽结构沿滑动方向上的压力变化曲线图；
[0029]其中，1‑
上滑块
、2
‑
左滑块
、3
‑
右滑块
、4
‑
导轨
、5
‑
左支撑滑块
、6
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高刚度气浮轴承微结构，其特征在于，包括六排均压槽组，各排的所述均压槽组分别设置于上滑块
(1)
底面左右侧
、
左滑块
(2)
内侧端面
、
右滑块
(3)
内侧端面
、
左支撑滑块
(5)
顶面和右支撑滑块
(6)
顶面；所述均压槽组包括与其所在的滑块上的各节流孔
(10)
一一对应设置的均压槽
(11)
，所述均压槽
(11)
与其对应的节流孔
(10)
相连通，且于四周包围节流孔
(10)
；所述均压槽
(11)
用于对经节流孔
(10)
节流后的压缩气体进行二次节流和均压
、
扩大导轨
(4)
气膜的高压承载区域至均压槽
(11)
的四周
、
平缓压力梯度区域，并抑制节流孔
(10)
远端气膜压力的衰减
、
提高导轨
(4)
承载力及刚度
。2.
根据权利要求1所述的高刚度气浮轴承微结构，其特征在于，所述均压槽
(11)
的中心线与节流孔
(10)
的轴线相重合
。3.
根据权利要求2所述的高刚度气浮轴承微结构，其特征在于，所述均压槽
(11)
包括方形的均压槽本体和分布于所述均压槽本体且横纵交叉分布的均压流道；所述均压流道包括沿导轨
(4)
运动方向设置且间隔分布的若干横向流道，以及沿垂直于所述横向流道的纵向设置且间隔分布的若干纵向流道，各所述纵向流道均连通于全部的所述横向流道

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彤宇，王超，李伟超，张健欣，司亚辉，
申请(专利权)人：光力瑞弘电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：