一种用于数控机床的内循环静压导轨的制作方法

本发明涉及机床直线传动部件，具体为一种用于数控机床的内循环静压导轨。

背景技术：

1、超精密磨床、坐标测量机、高精度加工中心等数控机床普遍采用静压导轨作为直线运动部件，依靠高压液压油形成无接触静压油膜实现低摩擦高精度进给，目前行业内静压导轨主要分为进口外循环静压导轨与国产简易内循环静压导轨，高端超精密加工设备适配的高精度静压导轨仍依赖进口，国产产品在循环效率、精度保持性上存在明显短板；两类产品均依靠节流器调节油压控制油膜厚度，是超精密加工装备的核心基础部件。

2、现有主流静压导轨采用两种技术方案， 第一种为进口外循环静压导轨，其解决油液循环的方式是在机床外部单独配置液压泵站，并布设独立外接供油、回液管路，由外置泵站向导轨与滑台之间的均压油腔输送高压油，油膜泄压后通过外部管路回流至泵站，该方案整套液压配套结构体积庞大，占用机床安装空间；管路连接接头数量多，设备长期往复振动下易出现液压油渗漏；长距离管路内部存在液体流动阻力，输送过程产生显著油压损耗，滑台高速进给时油膜压力波动，运动平稳性差；第二种为国产简易内循环静压导轨，其取消外置泵站的解决方式仅为在一体式导轨基体内部开设简单直孔式供油、回液通道，依靠导轨内部孔道完成油液循环，未设置集成于滑台的供油过滤单元，该方案带来的缺陷为：仅依靠导轨本体孔道循环，无随滑台同步移动的供油动力与过滤结构，油液循环效率低；直孔流道无流场导向结构，油液易形成涡流，油膜厚度分布不均，滑台运行易产生微幅晃动；同时未配套双向油膜、无接触密封与集成温控结构，叠加接触式橡胶密封磨损漏油、杂质侵入、热量堆积热变形等问题，长期运行后精度衰减快，为此我们提出了一种用于数控机床的内循环静压导轨。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于数控机床的内循环静压导轨，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于数控机床的内循环静压导轨，包括一体式导轨体，所述一体式导轨体顶面固设轨道体，轨道体外侧壁凸台设有阵列式均压油腔；一体式导轨体内分层设有上下排布的供油主通道、回液副通道； 所述一体式导轨体上方滑动装配集成滑台，集成滑台底侧两端分别设有微型高压油泵安装腔室、配套滤芯仓，滑台侧壁开设连通滤芯仓的注油口，集成滑台底部两侧固设贴合轨道体外壁滑动的l型压力油腔，l 型托块内置可滑动对接供油主通道的中转油道；所述供油主通道通过带多孔质石墨节流器的节流孔连通均压油腔，供油主通道还向上分路连通轨道体顶面；微型高压油泵输出的高压油经滑台内置输油道送入中转油道，一路从均压油腔喷出，在 l型压力油腔与轨道体侧壁间隙形成侧向导向油膜；另一路送入滑台底面横向流场导向槽，在滑台与轨道体顶面间隙形成承载静压油膜； 集成滑台顶面设有连通横向流场导向槽的排放孔；泄压低压油沿横向流场导向槽、排放孔、l型托块侧壁间隙汇集，经均压油腔底部引流孔汇入回液副通道，再通过回流对接孔向上回流至滤芯仓过滤后重新供给油泵，形成封闭自循环静压油路。

3、优选的，集成滑台的底部中间安装有内部为永磁体的动子，动子上连接有直线电机电缆，一体式导轨体上安装有定子，定子内部嵌装线圈，驱动器输入变频交流电后，沿长度方向生成连续移动的交变磁场，定子移动交变磁场与动子永磁磁场相互作用，产生沿一体式导轨体方向持续直线牵引力。

4、优选的，所述集成滑台内设置有环形气腔，集成滑台的侧壁设有多组与环形气腔相通的微缝气膜通道，微缝气膜通道处通过高压气嘴与外部高压气源连接，外部高压气源经高压气嘴通入环形气腔，再由微缝气膜通道均匀喷出，同时在竖向承载油膜、侧向导向油膜的外围配合间隙处形成双层环形无接触密封气幕。

5、优选的，多个微缝气膜通道在集成滑台构成连续波峰。

6、优选的，微缝气膜通道内分布有流量调节阀，流量调节阀用于独立调节对应气膜通道的密封压缩空气进气流量。

7、优选的，所述集成滑台内设有低温冷却液腔，低温冷却液腔储存低温冷却液，均压油腔的外部设有冷却槽，冷却槽中通过换热管与低温冷却液腔连通，在低温冷却液腔与换热管的连接口处通过安装微型温控阀用以控制冷却液流量，冷却液在换热管内循环流动，与轨道体进行热交换，吸收静压油循环和油膜剪切产生的热量，微型温控阀根据轨道体的实时温度调节冷却液流量，实现温度精准控制。

8、优选的，低温冷却液腔、环形气腔和横向流场导向槽在集成滑台自上而下依次分布。

9、优选的，所述集成滑台上设有多个通孔，通孔分别用于装配温度检测探头、排出油路与气腔内部滞留气体。

10、优选的，一体式导轨体的两侧设有护板，且一体式导轨体的两端为封闭状态。

11、优选的，所述集成滑台的一侧设有多个安装薄膜反馈节流器的圆孔，高压油进入圆孔内，经薄膜节流稳压后，单独输送到轨道体对应的均压油腔处。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明将微型高压油泵、过滤滤芯全部集成在集成滑台，取消传统外循环导轨外置液压泵站与长距离外接管路，大幅减小设备占用空间，消除管路接头渗漏、长管路油压损耗问题；依托一体式导轨体内分层布置供油主通道、回液副通道实现就近回流，油液循环路径短，高速进给工况下油膜压力稳定，本结构设计的内循环静压导轨在国际上属于领先技术，替代进口机床技术。

14、2、本发明设置顶面承载油膜与l型托块侧向导向油膜双向静压支撑结构，搭配横向流场导向槽优化油液流场，避免油液涡流紊乱，油膜厚度均匀，可同时承受竖直载荷与切削侧向力，滑台运行无微幅晃动，直线度精度保持性显著提升，集成滑台内部设置环形气腔与波浪形微缝气膜通道，形成无接触环形密封气幕替代传统接触式橡胶密封条，无摩擦磨损，既杜绝静压油向外泄漏，又阻隔外部切屑、粉尘侵入油腔与节流结构，延长导轨与节流元件使用寿命。

15、3、集成独立分层布置低温冷却液腔，配套微型温控阀实时调节冷却液流量，主动吸收油膜剪切、油路循环产生的热量，抑制轨道体热变形；三层介质腔体实体隔断，冷却、气封、油路互不串扰，长期超精密工况下精度衰减幅度大幅降低。

1.一种用于数控机床的内循环静压导轨，包括一体式导轨体（1），其特征在于：所述一体式导轨体（1）顶面固设轨道体（3），轨道体（3）外侧壁凸台设有阵列式均压油腔（2）；

2.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：集成滑台（6）的底部中间安装有内部为永磁体的动子（7），动子（7）上连接有直线电机电缆（71），一体式导轨体（1）上安装有定子（8），定子（8）内部嵌装线圈，驱动器输入变频交流电后，沿长度方向生成连续移动的交变磁场，定子（8）移动交变磁场与动子（7）永磁磁场相互作用，产生沿一体式导轨体（1）方向持续直线牵引力。

3.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：所述集成滑台（6）内设置有环形气腔（67），集成滑台（6）的侧壁设有多组与环形气腔（67）相通的微缝气膜通道（68），微缝气膜通道（68）处通过高压气嘴与外部高压气源连接，外部高压气源经高压气嘴通入环形气腔（67），再由微缝气膜通道（68）均匀喷出，同时在竖向承载油膜、侧向导向油膜的外围配合间隙处形成双层环形无接触密封气幕。

4.根据权利要求3所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：多个微缝气膜通道（68）在集成滑台（6）构成连续波峰。

5.根据权利要求4所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：微缝气膜通道（68）内分布有流量调节阀，流量调节阀用于独立调节对应气膜通道的密封压缩空气进气流量。

6.根据权利要求4所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：所述集成滑台（6）内设有低温冷却液腔（69），低温冷却液腔（69）储存低温冷却液，均压油腔（2）的外部设有冷却槽（23），冷却槽（23）中通过换热管与低温冷却液腔（69）连通，在低温冷却液腔（69）与换热管的连接口处通过安装微型温控阀用以控制冷却液流量，冷却液在换热管内循环流动，与轨道体（3）进行热交换，吸收静压油循环和油膜剪切产生的热量，微型温控阀根据轨道体（3）的实时温度调节冷却液流量，实现温度精准控制。

7.根据权利要求6所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：低温冷却液腔（69）、环形气腔（67）和横向流场导向槽（65）在集成滑台（6）自上而下依次分布。

8.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：所述集成滑台（6）上设有多个通孔，通孔分别用于装配温度检测探头、排出油路与气腔内部滞留气体。

9.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：一体式导轨体（1）的两侧设有护板（11），且一体式导轨体（1）的两端为封闭状态。

10.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的内循环静压导轨，其特征在于：所述集成滑台（6）的一侧设有多个安装薄膜反馈节流器的圆孔（9），高压油进入圆孔（9）内，经薄膜节流稳压后，单独输送到轨道体（3）对应的均压油腔（2）处。