专利名称：凹面气体静压导轨的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体静压导轨，尤其是涉及一种凹面气体静压导轨。
背景技术：
气体静压导轨，以其摩擦力小、运动平稳、精度高和几乎无热变形等优点， 广泛应用于超精密机床、精密测量仪器。随着世界进入了纳米时代，气体静压 导轨更加突显出它的巨大优势，且对其精度要求也不断提高。但近年来研究发 现，由于作为气体静压导轨承载介质的气体具有可压縮性，容易引起微小的自 激振动，导致在与润滑气膜相垂直的法线方向存在振动现象，幅值通常可达
30-50nm。在气膜法线方向进行高精密测量时，测量信号被气膜振动信号淹没。 同理，很多采用气体润滑技术的精密加工设备，也遇到了这样的问题。
气体静压导轨产生振动的原因很复杂，影响其振动的主要因素有节流孔 孔径、节流孔结构形式、供气压力、气膜厚度等。为减小气膜振动，各国专家 学者进行了很多研究，常用的方法是复合节流法(即在工作面表面开设均压 槽)。但此种方法，在抑制气膜自激振动上仍有一定限度，无法使气膜振幅减小 至纳米级精度或更低。
发明内容
克服上述技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供气膜振幅小，定 位精度高的一种凹面气体静压导轨。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
气体静压导轨的一侧的工作面为平面或凹面，平面或凹面上设有一个或一 个以上等径节流孔，与其相配合的气体静压导轨的另一侧的工作面为平面或凹 面。
所述的凹面为光滑的凹球面、凹圆锥面或凹拱形面。 所述的气体静压导轨的一个凹面上开有均压槽。 所述的节流孔直径小于1毫米。 本发明具有的有益效果是
本发明使得导轨气膜振幅降低至传统气体静压导轨气膜振幅的80%以下。 适用于精密气体静压导轨，尤其适用于超精密、纳米气体静压导轨。
图1是两个工作面均为凹球面的气体静压导轨的主视剖面图。
图2是两个工作面均为凹球面的气体静压导轨的左视剖面图。
图3是一个工作面为凹圆锥面，另一个工作面为平面的气体静压导轨的主 视剖面图。
图4是一个工作面为凹圆锥面，另一个工作面为平面的气体静压导轨的左 视剖面图。
图5是一个工作面为凹拱形面，另一个工作面为平面的气体静压导轨的主 视剖面图。
图6是一个工作面为凹拱形面，另一个工作面为平面的气体静压导轨的左 视剖面图。
图7是工作面上开有均压槽的气体静压导轨的主视剖面图。
图8是工作面上开有均压槽的气体静压导轨的左视剖面图。
图9是图7、 8所示气体静压导轨的均压槽形状示意图。
图IO是节流孔结构示意图。
图中l.节流孔，2.凹球面，3.气体静压导轨的一侧，4.气体静压导轨的另 一侦y， 5.凹圆锥面，6.平面，7.凹拱形面，8.均压槽。
具体实施例方式
如图l、 2所示，将气体静压导轨的一侧3及气体静压导轨的另一侧4的工 作面都加工为光滑的凹球面2，气体静压导轨的一侧3的工作面上设有一个直径 小于l毫米的节流孔l。
如图3、 4所示，将气体静压导轨的一侧3的工作面加工为光滑的凹圆锥面 5，气体静压导轨的另一侧4的工作面加工为光滑的平面6，在凹圆锥面5上设 置一个直径小于1毫米的节流孔1。
如图5、 6所示，将气体静压导轨的一侧3的工作面加工为光滑的平面6， 气体静压导轨的另一侧4的工作面加工为光滑的凹拱形面7，在平面6上设置一 个直径小于1毫米的节流孔。
如图7、 8所示，将气体静压导轨的一侧3的工作面加工为光滑的凹球面2， 在凹球面2上开设如图9所示的环形均压槽8，气体静压导轨的另一侧4的工作 面加工为光滑的平面6，在凹球面2上设置4个直径小于1毫米的等径节流孔1 。
在上述的实施方式中，由于节流孔l尺寸很小，在图l-9中无法显示清楚， 节流孔1的结构如图10所示。气体静压导轨的节流孔1最好采用直径小于0.5毫米的孔。气体静压导轨凹面工作面的凹面弧度通常小于5度。均压槽8的深
度最好小于0.5毫米，通常选取0-0.25毫米；均压槽8的宽度最好小于0.5毫米， 通常选取0.1-0.4毫米。综合考虑载重力，供气压力，节流孔孔径、节流孔个数、 导轨工作面尺寸等参数的相互关系，具体选择节流孔孔径、节流孔个数、有无 均压槽及均压槽的尺寸、结构。
本发明的实施工艺
按照上述实施方式，加工气体静压导轨。将具有一定压力的空气经过节流 孔送入气体静压导轨间隙，借助其静压使导轨悬浮起来，导轨面之间形成一层 极薄的气膜，实现导轨纯空气摩擦的直线运动。对比传统气体静压导轨，气膜 振幅将显著降低，提高导轨的定位精度。
上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种凹面气体静压导轨，其特征在于气体静压导轨的一侧的工作面为平面或凹面，平面或凹面上设有一个或一个以上等径节流孔，与其相配合的气体静压导轨的另一侧的工作面为平面或凹面。
2. 根据权利要求1所述的一种凹面气体静压导轨，其特征在于所述的凹面 为光滑的凹球面、凹圆锥面或凹拱形面。
3. 根据权利要求1所述的一种凹面气体静压导轨，其特征在于所述的气体 静压导轨的一个凹面上开有均压槽。
4. 根据权利要求1所述的一种凹面气体静压导轨，其特征在于所述的节流 孔直径小于1毫米。
全文摘要
本发明公开了一种凹面气体静压导轨。气体静压导轨的一侧的工作面为平面或凹面，平面或凹面上设有一个或一个以上等径节流孔，与其相配合的气体静压导轨的另一侧的工作面为平面或凹面。采用本发明能使导轨气膜振幅降低至传统气体静压导轨气膜振幅的80％以下。本发明适用于精密气体静压导轨，尤其适用于超精密、纳米气体静压导轨。
文档编号F16C32/06GK101196214SQ20071016464
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者叶树亮, 尹招琴, 李东升, 茜 王 申请人:中国计量学院