[发明专利]一种大型表面节流自补偿超精密液体换台

说明书

技术领域

本发明涉及一种超精密的加工装置，尤其涉及一种大型表面节流自补偿超精密液体静压转台。

背景技术

大型超精密转台是大口径光学镜面超精密磨床的关键功能部件，可应用于直径2米及以上空间光学大口径反射镜的加工。为满足大负载、高刚度及高回转精度的要求，超精密转台基本采用液体静压轴承支撑方式。为提高转台的静动态刚度，液体静压轴承需要通过改变流入油腔流体的流量来调节油腔液体压力以适应外部负载的变化。液体静压轴承节流器通常采用外部小孔或毛细管等方式，但在实际工程应用中，上述节流器存在易堵塞、难于维修调整等缺陷；此外，由于节流流阻等参数对节流器表面质量敏感性很高，更高精密性要求势必会大幅提高节流器零部件的加工成本；因此设计结构简单、不易堵塞、可靠性高的静压轴承节流形式，以及研究快速有效的静压轴承油腔压力补偿措施成为提高超精密液体静压转台精度及刚度的关键因素之一。

目前国内外有多家高校、科研机构都在该领域进行研究。其中美国的麻省理工学院Kane等研制了直径330cm的新型带倾角斜面自补偿液体静压转台。该转台具有高刚度和稳定性，在导轨元件的表面精度为2.5μm的情况下，径向精度可达0.05μm，参考文献为《Precision engineering》2003年第27期《A hydrostatic rotary bearing with angled surface self-compensation》及2010年美国专利US7682082B2《Compact surface self-compensated hydrostatic bearings》。国内湖南大学，上海交通大学等高校和研究所也在进行相关方面的研究，其中张向阳研制了用于DHM-500超精密数控非球面透镜磨床的液体静压转台。该静压转台回转精度达到0.1μm，定位精度±3″，参考文献为《纳米技术与精密工程》2004年第2期《DHM-500超精密数控非球面透镜磨床的研制》。

然而，目前大部分研究都局限于小型轻载液体静压转台对象，很难有针对大口径光学镜面超精密磨床的超精密液体静压转台设计及研发，从而限制和降低了大型空间光学反射镜的制造精度和效率。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种大型表面节流自补偿超精密液体静压转台，满足超精密光学加工中对超精密机床超高刚度和超高回转精度的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种大型表面节流自补偿超精密液体静压转台。

为实现上述目的，本发明提供了一种大型表面节流自补偿超精密液体静压转台，包括：定子系统、转子系统和压力流体供给及分配系统，其特征在于，

所述转子位于所述转台的中心，所述定子系统包围所述转子系统，所述压力流体供给及分配系统位于所述定子系统和所述转子系统之间；

所述定子系统包括底座、顶部端盖、定子圈、底部端盖、电机定子，所述底部端盖固定设置于所述底座上，所述定子圈固定设置于底座端盖上，所述顶部端盖固定设置于所述定子圈上，所述电机定子固定设置于所述底座上；

所述转子系统包括顶部转子、顶部转盘、中转子、底部转盘、底部转子、电机连接轴和电机转子，所述底座转子与所述底部转盘相连接，并且固定设置于所述中转子的底部，所述顶部转子与所述顶部转盘相连接，并且固定设置于所述中转子的顶部，所述电机连接轴固定在所述顶部转子上，所述电机转子固定在所述电机连接轴上；

所述压力流体供给和分配系统包括顶部轴向静压轴承和顶部径向静压轴承、底部轴向静压轴承和底部径向静压轴承，所述顶部轴向静压轴承位于所述顶部转子的下表面，所述顶部径向静压轴承位于所述中转子的外表面上部，所述底部轴向静压轴承位于底部转子的上表面，所述底部径向静压轴承位于所述中转子的外表面下部；