[发明专利]一种静压轴承及静压导轨组件

说明书

本发明公开了一种静压轴承及静压导轨组件，其包括：支撑块，其上部开设有副腔室，下部开设有主腔室，且副腔室、主腔室之间连通；盖板，其盖设在支撑块上，且开设有与所述副腔室连通的开孔；承载活塞，其容纳于所述副腔室内；承载盘，其连接从开孔中伸出的承载活塞的顶部，用于承接外载荷；弹性元件，其设置于副腔室内，且一端与承载活塞抵持，另一端与盖板底面抵持；以及节流器，其安装于所述支撑块中，且所述节流器的出口通过第二通道与所述第一通道连通，入口连通外部供油设备。本发明利用小孔节流结合活塞式位移自补偿结构，使得静压轴承所受承载力发生变化时，可快速响应，以在短时间内回复到原位置，进而实现准无限刚度。

技术领域

本发明涉及静压技术领域，特别是涉及一种静压轴承及静压导轨组件。

背景技术

液体静压推力轴承以高承载力、高刚度、高阻尼的优越性能得以在高速、重载、超精密机床导轨及主轴上逐渐得到广泛应用，其刚度系数一直是评价机床动态性能的重要参数之一。

随着机床继续向高精密方向发展，静压轴承技术也面临新的挑战。在诸如超精密重载硬车、硬铣等极端加工条件下，在切削力等强扰动下静压轴承的动态性能无法满足加工需求。

由此，为提高静压轴承的刚性，现已提出多种优化方案，如采用膜片式节流器，以此在实现油膜压力被动补偿的同时提高刚度，但其存在补偿时延较长，且难以精准控制、寿命短、造价高的缺点；或者在封油边设置压电促动器，以根据压力反馈对油膜进行主动补偿，但该方案控制算法复杂、实现困难；或者在油液中加入磁性材料，使得流体在磁场下展现特殊性质，以改善油膜的支承性能，然而其同样存在难以精准控制等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种静压轴承及静压导轨组件，其利用小孔节流结合活塞式位移自补偿结构，使得静压轴承所受承载力发生变化时，可快速响应，以在短时间内回复到原位置，进而实现准无限刚度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供一种静压轴承，其包括：

支撑块，其上部开设有副腔室，下部开设有主腔室，且副腔室、主腔室之间通过第一通道连通，所述副腔室底部设有至少一个限位凸台；

盖板，其盖设在所述支撑块上，且与所述支撑块连接，且所述盖板上开设有与所述副腔室连通的开孔；

承载活塞，其部分容纳于所述副腔室内，且所述承载活塞顶部从所述开孔中伸出；

承载盘，其连接从开孔中伸出的承载活塞的顶部，用于承接外载荷；

弹性元件，其设置于所述副腔室内，且一端与所述承载活塞抵持，另一端与所述盖板底面抵持，所述弹性元件通过弹性形变对承载活塞施加向下的预紧力，使得承载活塞底部与所述限位凸台抵持；

以及节流器，其安装于所述支撑块中，且所述节流器的出口通过第二通道与所述第一通道连通，入口连通外部供油设备。

优选的，所述主腔室的深度为1-3mm，直径为10-25mm。

优选的，所述副腔室直径为20-35mm。

优选的，所述弹性元件包括蝶形弹簧。

优选的，所述节流器的节流孔孔径为0.25-0.35mm。

优选的，外部供油设备向所述主腔室及副腔室供油后，在支撑块底面与承载面之间形成有厚度为为20-40μm的油膜。

优选的，在稳定工作状态下，对所述承载盘施加承载力时，所述承载活塞的位置不变，使得静压轴承整体具有准无限刚度的性能指标。

优选的，所述副腔室的底面积比支撑块底面的有效承载面积大5-10％。