[发明专利]四油垫静压导轨运动精度评价方法及系统

权利要求书

1.四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，包括，

根据预设条件，将油垫中心距较大的四油垫静压导轨模型进行简化；

根据简化后的四油垫静压导轨模型，计算得到静压导轨面轮廓误差方程；

根据理论油膜厚度和静压导轨面轮廓误差，得到封油面处的油膜厚度方程；

将四油垫静压导轨等效为准静态模型，油膜等效为线性弹簧单元，根据封油面处的油膜厚度，得到当导轨滑块运动时油垫的油膜支承力方程；

根据各油垫的油膜支承力合力与外载荷平衡，保持滑块平衡状态，得到静压导轨静力学平衡方程；

联立静压导轨面轮廓误差方程、油膜厚度方程、油膜支承力方程和静压导轨静力学平衡方程，求解得到静压导轨运动直线度，对四油垫静压导轨运动精度进行评价。

2.根据权利要求1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述预设条件，包括假设导轨面轮廓误差在油垫宽度方向不改变，以及忽略导轨面沿滑块宽度x方向的轮廓误差变化。

3.根据权利1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述根据简化后的四油垫静压导轨模型，计算得到静压导轨面轮廓误差，通过傅里叶级数拟合，表示如下，

式中：E为误差幅值，λ为轮廓误差波长，为相位角，y为导轨面轮廓长度。

4.根据权利1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述根据理论油膜厚度和静压导轨面轮廓误差，得到封油面处的油膜厚度，具体如下：

h(y)＝h₀-f_z(y)

式中：h₀为理论油膜厚度，f_z(y)为静压导轨面轮廓误差。

5.根据权利1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述当导轨滑块运动时油垫的油膜支承力，具体表示如下，

式中：e_j(y)为油垫j中心处的线位移运动误差；e_z(y)为滑块线位移运动误差；θ_x为俯仰角误差；θ_y为滚转角误差；f_ej(y)为滑块运动过程中作用在油垫j上的油膜支承力变化量，由封油面处的油膜厚度确定；f_bj(y)为油垫j上的油膜支承力；a_j、b_j、c_j为方向系数，j＝1-4；f_jy(y)为滑块运动时的油垫的原支承力；m为Y方向油垫中心距；n为X方向油垫中心距。

6.根据权利1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述根据各油垫的油膜支承力合力与外载荷平衡，保持滑块平衡状态，得到静压导轨静力学平衡方程，具体如下：

式中，f_j(y)为滑块运动时的油垫的原支承力；m为Y方向油垫中心距；n为X方向油垫中心距；G为滑块自重；W为加工位置处的载荷；M_x为X向的合力矩；M_y为Y向的合力矩；a_j，b_j为方向系数，j＝1-4；m₁为加工位置和滑块中心沿Y方向的距离；n₁为加工位置和滑块中心沿X方向的距离。

7.根据权利1所述的四油垫静压导轨运动精度评价方法，其特征在于，所述联立方程，求解得到静压导轨运动直线度，具体如下：

e_z＝B₁·A₁·(f_e1+f_e2+f_e3+f_e4-G-W)

式中，A为滑块结构参数矩阵；B为油膜刚度系数矩阵；A₁为第一列向量，B₁为第一行向量；e_z为直线度；f_ej为j油垫上的油膜支承力变化量，j＝1-4；G：滑块自重；W：加工位置处的载荷。

8.四油垫静压导轨运动精度评价系统，其特征在于，包括，

模型简化模块，用于根据预设条件，将油垫中心距较大的四油垫静压导轨模型进行简化；

导轨面轮廓误差模块，用于根据简化后的四油垫静压导轨模型，计算得到静压导轨面轮廓误差方程；

油膜厚度模块，用于根据理论油膜厚度和静压导轨面轮廓误差，得到封油面处的油膜厚度方程；

油膜支承力模块，用于将四油垫静压导轨等效为准静态模型，油膜等效为线性弹簧单元，根据封油面处的油膜厚度，得到当导轨滑块运动时油垫的油膜支承力方程；

静力学平衡方程模块，用于根据各油垫的油膜支承力合力与外载荷平衡，保持滑块平衡状态，得到静压导轨静力学平衡方程；

直线度模块，用于联立静压导轨面轮廓误差方程、油膜厚度方程、油膜支承力方程和静压导轨静力学平衡方程，求解得到静压导轨运动直线度，对四油垫静压导轨运动精度进行评价。