静压导轨工作原理

图1 液体静压导轨图2 带有防护皮腔的静压导轨总成液体静压导轨：非接触，无磨损其原理基于非接触式运动，因此液体静压导轨无磨损，所以具有无限的使用寿命。

作为液体静压系统领域的技术引领者，Hyprostatik Sch önfeld 生产的液体静压导轨的主要优点是高可靠性、永久可用性以及低服务成本。

由于这些特性不会影响使用寿命，因此机床用户可以长期更有效且更经济地进行制造。

静压导轨的驱动方式选项静压导轨的滑台可选择通过直线电机或通过静压丝杠驱动：静压丝杠配备有静压螺母，可配备静压轴承。

无摩擦，最小的位置偏差由于未使用接触式密封件，因此上述两种驱动方案中滑台的全部摩擦力均来自于液体静压组件。

因此，摩擦力非常小，并且与速度成正比。

也就是说，在低速时摩擦力一件液体静压的礼物-误差均化误差均化效应是一件液体静压的礼物：任何小于油腔面积的表面缺陷，由于误差均化效应，很大程度上可以得到补偿。

哪种进给驱动适合哪种应用？以下进给驱动可用于不同的应用：（1）对于低进给力条件下对平面大量的计算程序强化了这一专业能力，从而可以实现针对静态载荷的最佳静压设计以及最佳的减振优化。

这些计算程序由 Hyprostatik nfeld 开发和使用。

Hyprostatik Schönfeld 的另一个亮点是PM流量控制器。

它可以控制进入静压油腔的油流量。

与带毛细管的解决方案相比，可以显著提高载荷，并实现四到五倍的油膜刚度。

此外，制造条件也是决定性的：Hyprostatik Schönfeld 使用带有坚固花岗岩床身的平面磨床生产极其精图4 德国海浮乐公司的静压导轨：CAD模型图5 德国海浮乐公司的静压导轨：CAD模型图3 德国海浮乐公司的高品质静压静压零部件广泛用于精密机床：精密平面磨床液体静压导轨的品质要素除定位精度外，静压导轨总成的质量还取决其运动直线度：在垂直于运动方向的两个方向的滑台偏移。

获得最佳效果的先决条件是液体静压导轨的高刚度和驱动装置的低横向力。

静压导轨静压导轨工作原理工作原理与静压轴承相同。

将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。

优点：导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小；载荷的变化对油膜厚度的影响很小；液体摩檫，摩檫系数仅为0.005左右，油膜抗振性好。

缺点：导轨自身结构比较复杂；需要增加一套供油系统；对润滑油的清洁程度要求很高。

主要应用：精密机床的进给运动和低速运动导轨静压导轨分类按结构形式分：开式、闭式开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。

当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。

闭式导轨：在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。

按供油情况可分为定量式静压导轨和定压式静压导轨。

定压式静压导轨：是指节流器进口处的油压压强ps是一定的，这是目前应用较多的静压导轨。

定量式静压导轨指流经油腔的润滑油流量是一个定值，这种静压导轨不用节流器，而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。

由于流量不变，当导轨间隙随外载荷的增大而变小时，则油压上升，载荷得到平衡。

载荷的变化，只会引起很小的导轨间隙变化，因而油膜刚度较高，但这种静压导轨结构复杂。

静压导轨技术作者：哈挺机床（上海）有限公司总工程师邱智博士众所周知，哈挺QUEST CNC精密车床和超精密（Super precision）车床,已是业界顶尖的车床产品，在哈挺超精密车床上配置静压导轨更能强化机器的超高精度和增进硬切削的功能。

未来全球的机床发展趋势将会是高速化，超精密，纳米化和信息化，同时生态环保的理念也会逐渐普及在新一代机床设计上。

哈挺公司在超精度创新技术上，将新研发的静压导轨技术配置在其QUEST CNC车床。

静压导轨是哈挺公司众多的技术专利之一，其基本原理就像磁悬浮列车。

液体静压导轨油膜厚度的控制及理论分析液体静压导轨的油膜厚度对导轨的性能有着重要的影响，为了保证在不同载荷条件下，液体静压导轨具有良好的运动精度和低速平稳性，利用矢量变频调速技术将油膜厚度始终控制在最优值。

在保证控制精度的前提下，降低系统成本，提高系统的可维护性和节能效果。

标签：液体静压导轨;油膜厚度控制;矢量变频调速0 前言液体静压导轨因其摩擦系数小，在起动和停止时没有磨损，精度保持性好等优点，目前被广范应用于航空航天设备、动力机械、军用装备及核工业中，特别是在精密和超精密机床中的应用尤为突出，其性能直接影响机床的加工性能。

液体静压导轨所用的工作介质为液压油，具有黏度大，阻尼特性好等特点，同时，液体静压导轨能够获得较大的刚度和承载能力，其抗振性要明显优于气体静压导轨。

在使用中，静压导轨与动压导轨和滚动导轨相比，需要一套复杂的专用液压设备，其维修、调整较为复杂，使用维护成本较高。

液体静压导轨通常在动导轨面上均匀分布有若干个油腔，通过外部供油系统将具有一定流量的压力油送入相对运动的导轨及油腔里，形成具有压力的油膜层，以此平衡外载荷，同时将动导轨微微抬起，与支撑导轨脱离接触，浮在压力油膜上，而这层油膜一般被称为静压油膜。

静压油膜很薄，其厚度仅在丝级或微米級上，在液体静压导轨中起着吸振减振及误差均化的作用，影响液体静压导轨的运动可靠性和运动精度，同时导轨的油膜厚度又决定了液体静压导轨的两个主要性能指标，导轨承载能力和油膜刚度[1]。

本文以定量供油开式静压导轨为例，从三个方面讨论分析了油膜厚度对导轨性能的影响，并通过矢量变频调速技术对油膜厚度进行控制，使油膜厚度始终处于最优值，为后期油膜厚度的进一步优化提供了理论依据。

1 液体静压导轨工作原理液体静压导轨按照不同的分类方式可分为以下四种：定压供油开式静压导轨、定量供油开式静压导轨、定压供油闭式静压导轨和定量供油闭式静压导轨。

图1为定量供油开式静压导轨工作原理图。

静压导轨工作原理静压导轨的工作原理与静压轴承相同。

将具有一定压力的润滑油经节流器输入到导轨面上的油腔即可形成承载油膜使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。

优点导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小载荷的变化对油膜厚度的影响很小液体摩檫摩檫系数仅为0.005左右油膜抗振性好。

缺点导轨自身结构比较复杂需要增加一套供油系统对润滑油的清洁程度要求很高。

主要应用精密机床的进给运动和低速运动导轨静压导轨分类按结构形式分开式、闭式开式静压导轨压力油经节流器进入导轨的各个油腔使运动部件浮起导轨面被油膜隔开油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。

当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时导轨间隙变小增加了回油阻力使油腔中的油压升高以平衡外载荷。

闭式导轨在上、下导轨面上都开有油腔可以承受双向外载荷保证运动部件工作平稳。

按供油情况可分为定量式静压导轨和定压式静压导轨。

定压式静压导轨是指节流器进口处的油压压强ps是一定的这是目前应用较多的静压导轨。

定量式静压导轨指流经油腔的润滑油流量是一个定值这种静压导轨不用节流器而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。

由于流量不变当导轨间隙随外载荷的增大而变小时则油压上升载荷得到平衡。

载荷的变化只会引起很小的导轨间隙变化因而油膜刚度较高但这种静压导轨结构复杂。

φ1.6米圆台立式磨床采用恒流静压导轨的研制来源机电在线发布时间2009-4-168:59:44 1 引言对于精密圆台立式磨床来说要保证磨削工件的大平面粗糙度低、精度高除了要求磨头好以外还要求工作台的工作性能要好。

目前国内外生产的φ1.6米精密圆台立式磨床中工作台导轨基本上采用滚动导轨经调查滚动体磨损后高精度易于丧失抗振能力不强在磨削高精度的大平面时粗糙度值也不理想。

而静压导轨与它比较具有更小的摩擦阻力使用寿命长动态特性好运动刚度好有一定的吸振能力运动精度高。

滚动导轨难于与静压导轨媲美且国产静压系统与进口大型特级平面滚动轴承在价格上也相差不大。

浅析恒流量静压导轨的设计摘要：在本文中，对恒流量静压导轨的技术进行了简单的阐述，以流量控制设计以及机床导轨的设计为切入点，对其优势进行了分析，恒流量静压导轨是大型以及重型机械加工的必然趋势。

关键词：恒流量；静压导轨；设计前言在一些大型或者重型机床上，由于运动的部件自重以及外载荷力巨大的情况，当其在导轨上产生相对移动时，在导轨上就会产生较大的比压，机床自身的机构就决定了在导轨上的作用力是不均匀分布的，当应力集中出现时就会使得产生相对运动的两个面上的摩擦力很大，会出现爬行、振动等等情况。

机床的动态特性是决定这些大、重型机床加工性能的重要因素，工作时如果出现振动等其他情况，不仅会影响机床的工作精度，严重时还会损坏机床本身，使机床寿命严重降低。

其主要后果体现在以下三个方面：1.移动件的爬行现象。

这种情况的发生主要在机床的低速运动时较为明显，对于机床的正常运转产生了恶劣的影响，使其不能正常使用。

2.对机床加工的精度产生了直接影响。

由于导轨面的磨损程度使加床的加工精度受到了直接的影响，并且使得机床的使用寿命大大缩减。

3.增大机床的功耗。

一旦导轨面的磨损情况出现，就会使得机床在进行移动时的传动功率增大，能耗增加。

为了防止上述情况的发生，我们可以通过采用液体静压导轨来使大、重型机床的工作状态保持良好。

1.静压导轨的工作原理图1、静压导轨原理静压导轨在工作时，是处于一种“浮起”状态的，这是由于压力油在两个发生相互运动的导轨间的原因，当有压力作用时，运动部件就会与导轨间隔出一定的距离，呈“浮起状态”。

当处于工作状态下时，移动部件与导轨间之间的摩擦状态为纯液体摩擦，这就使得两个相对移动面在工作时的摩擦力大大减小。

恒开式静压导轨是静压导轨的最基本的类型，在上图中是其工作的工作原理图。

其中1是油池，2是吸油过滤器，3是油泵，4是电机，5是压油过滤器，6是溢流阀，7是精压油过滤器，8是压力表，9是节流阀，10是床身，11是移动部件。

静压工作原理：
将具有一定压力的液体介质，经节流器输入到导轨面上的气腔，即可形成承载气膜，使导轨面之间处于纯流体摩擦状态。

压缩空气经节流器进入导轨的各个气腔，使运动部件浮起，导轨面被气膜隔开，气腔中的压缩空气不断地通过封气边而流出。

当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了气体阻力，使气腔中的油压升高，以平衡外载荷。

静压导轨分类
按结构形式分开式、闭式导轨。

闭式导轨：在上、下导轨面上都开有气腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。

而开式导轨则只能承受单向载荷。

一种常见的闭式气体静导轨
气体润滑轴承的优点：极高的运动速度高、极高的精度、无摩擦损耗、免维护、适用温度范围宽、无污染、寿命长
气体润滑轴承的缺点：承载能力低、需要的制造精度高
气体静压导轨关键：设计参数及结构设计（影响到承载能力、刚度、导轨组件运态性能、导轨副组件制造工艺等）、导轨组件的超精密制造与装配、导轨副组件制造过程测量及性能检测
导轨副组件直线度测量方案
对于直线度在1um以下的导轨组件，可以采用精密平晶（长度不超过400mm，平晶精度不超过二分之一波长）+平晶调整座（须自己设计制作）+测量仪器（如电感，须注意测头只能用宝石测头，否则划伤平晶表面）。

这是最简单的方案，这种方案测量长度不超过400总长，但对于气浮导轨可以以错开方式多次测量来评价全长导轨精度。

超过这个长度对于
1um以下长度超过400以上的导轨组件，全世界几乎没有解决方案。

对于长导轨（不超过2m），如果要进行全长的测量，可以采用直线度检测仪进行检测。

但价格较贵。

精密机床的基础——带磁流变液阻尼器的液体静压导轨简介现有的液体静压导轨一般由液压供油装置、动力驱动装置、导轨、滑块，静压油腔等组成。

当导轨工作时，首先由液压供油装置将压力油输入至静压油腔中，在压力油的作用下将滑块从导轨上浮起，从而在滑块与导轨之间充满一层液体薄膜，使得导轨与滑块间的接触状态由滑动摩擦变为纯液体摩擦，极大的减小了滑块运动时的摩擦阻力。

同时，液体静压导轨还具有承载能力大、吸振性能优异、工作寿命长的优点，在精密数控机床中获得了广泛的应用。

但是由于纯液体摩擦时摩擦阻力极小，使得导轨在进给方向的阻尼过小，即在欠阻尼状态下工作，这直接导致液体静压导轨在进给方向极易产生过大的超调量和较长的调整时间，而这对于提高精密数控机床制造精度与加工效率都是非常不利的。

带磁流变液阻尼器的液体静压导轨的结构包括主体呈“M”字形状的滑块1 及呈“U”字形状的导轨2，滑块 1 滑动放置在导轨 2 上，滑块 1 内部设置有磁流变液阻尼器 6，在导轨 2 前后端分别设置有一个支撑块 4，该两个支撑块 4 上的安装孔同轴设置有活塞杆5，活塞杆5 穿过磁流变液阻尼器6，活塞杆5 外露的两端头分别通过一个端盖 3 与两端的支撑块 4 对应固定连接；滑块 1 横向两侧的下端面通过螺栓固定连接有压板 7，导轨 2 的两个上沿外表面被压板 7 与滑块 1 三面接触，在滑块 1、压板 7 分别与导轨 2 的两个水平外伸横沿的三个接触面上分别设置有一组液压油腔 11，各个液压油腔 11 两端分别通过液压系统接口 8 与液压控制机构连通；在滑块 1 中部下表面预先加工好的凹槽里放置有直线电机次级 12，在导轨 2 中部上表面预先加工好的凹槽中放置有直线电机初级 14，直线电机次级 12 和直线电机初级 14 面接触，直线电机次级 12 和直线电机初级14 分别采用短初级长次级结构为液体静压导轨提供进给动力；为了隔离直线电机磁场对磁流变液流体的影响，在滑块 1 与导轨2 的预制凹槽中分别垫有隔磁材料 13，即在直线电机次级 12 与滑块 1的凹槽接触面垫有一层隔磁材料13，同时在直线电机初级14与导轨2的凹槽接触面也垫有一层隔磁材料 13 ；在滑块 1 中部沿纵向开有圆形通孔，称为磁流变液阻尼器 6 的缸体内壁21，在缸体内壁 21 内腔中充满有磁流变液流体 20，在缸体内壁 21 内的活塞杆 5 圆周表面套装有活塞 9，活塞 9 与缸体内壁 21 之间留有环形间隙，以方便磁流变液流体 20 通过；在缸体内壁 21 两端口通过螺钉固定安装有缸盖 17，构成完整的磁流变液阻尼器 6 ；活塞杆 5 与端盖 3 通过螺栓 18 连接，端盖 3 通过另外的螺钉与支撑块 4 外侧面固定连接；活塞9 表面环绕有电磁线圈15，电磁线圈15 通过控制线路10 沿活塞9 圆孔通道及活塞杆 5 轴心孔外接到控制机构；缸盖 17 的密封结构是，在缸盖 17 与缸体内壁 21 相接触的外圈安装有缸盖静密封16，缸盖静密封 16 为 O 形圈密封，并在缸盖 17 与滑块 1 接触的的内端面涂抹密封胶，以有效防止磁流变液流体 20 渗漏；在缸盖 17 与活塞杆 5 接触的通孔内壁设置有缸盖动密封 19，缸盖动密封19 从内到外包括四层密封，最内层为阶梯型同轴密封圈一1901，其次为导向圈 1902，然后是另一道阶梯型同轴密封圈二 1903，最外层为防尘圈 1904。

探讨静压导轨发展现状及趋势研究分析摘要：在重型龙门机床中，静压导轨技术扮演着至关重要的角色，它不仅是机床整体性能的重要体现，更是其核心技术之一。

静压导轨以其卓越的承载能力、高精度的测量能力以及卓越的稳定性而著称。

在设计过程中，静压导轨的承载计算、静压块的外形尺寸计算以及多头泵的压力选取等计算都具有同等重要的意义。

关键词：重型龙门机床；静压导轨技术；热变形1、引言导轨的结构形式可划分为两类：一类为具有开放式静压特性的导轨，而另一类则是采用闭式静压结构的导轨。

通过节流器将压力油导入开式静压导轨的各个油腔中，使各个运动部件上浮，从而使导轨表面被油膜隔离，最终油腔中的油经封油边源源不断地返回油箱中。

当动导轨在外载荷的作用下向下发生位移，导轨间隙减小，回油阻力增大，使得油腔内油压上升，从而达到均衡外载荷的目的。

该闭式静压导轨的上下导轨面均设有油腔，可承受双向外载荷，以确保所有运动部件的平稳运行。

导轨供油方式有定压式与定量式。

定压式静压导轨是对节流器入口油压强要求较高、应用较为广泛的设备。

定量式静压导轨是不需用节流器而给各油腔供给定量油泵，其通过油腔的压力油流量恒定。

2、静压导轨的原理静压导轨结构形式可以分为开放和封闭2种；另外燃油供应也可以分为定量式与定压式。

静压导轨上、下两个相对运动导轨面在受到一定压力时，会形成具有一定承载能力的高刚度结构使上、下两个导轨面脱离漂浮在油膜上，而压力油则保持不变。

本实用新型利用流量控制器对油膜进行调整，使得油膜有一定承载能力及刚度，确保运动件间是纯液体摩擦以减小导轨及滑块间摩擦力并确保导轨在工作过程中的准确性相对于传统导轨，静压导轨有明显优点：因导轨间摩擦变为液体摩擦而在长期使用过程中磨损最小；若导轨运动速度改变，则对油膜刚度和厚度影响最小。

3、静压导轨性能的影响要素分析3.1油膜厚度的影响静压导轨的主要性能参数包括其承载能力和刚度等，这些参数与油膜的特性息息相关。

静压导轨，作为一种创新的传动机构，在工业领域得到了广泛的应用，特别适用于支撑高速精密机床和大型机械传动装置。

重型落地铣镗床静压导轨形式的分析伴随着工业4.0的全面升级，装备制造行业也得到了飞速的发展，同时我国重型数控母机设备的制造能力得到了大幅的提升。

我国自主研发、制造的世界镗轴直径最大的超重型落地铣镗床：TK6932型超重型数控落地铣镗床，不仅代表了我国重型母机设备的制造能力已经达到世界顶级水平，也突破了特大零部件极限加工技术的瓶颈。

为我国整体装备制造水平的提升起到了推进作用。

本文将针对重型数控落地铣镗床静压导轨形式进行分析及阐述，希望可以提高大家对重型落地铣镗床导轨形式的了解与认识。

标签：重型机床；静压导轨；落地铣镗床；机械制造1 静压导轨的原理及特点静压导轨是将一定量的油液利用外部供油系统的压力输入到两导轨接触面之间。

伴随着压力油液的注入，导轨面之间会产生悬浮形成一定的压力油膜。

该处的压力油膜将承载导轨间全部的载荷，使得两导轨之间达到静压力平衡状态。

在机床设备正常工作的状态下，导轨间的压力油液不断补充与外泄，使导轨间始终处于平衡与稳定的状态。

如下图所示：静压导轨的特点：（1）因为两导轨面之间在形成压力油膜之后不受工作速度的影响，因而工作状态下导轨间的相对速度范围较大，调速范围较宽。

（2）机床设备在工作状态下，两导轨之间始终保持着压力油膜，因此工作状态下导轨间呈现悬浮状态，两导轨之间无接触。

进而可以避免导轨的摩擦损耗，提高导轨的使用寿命，长期保证机床设备的稳定性与精度。

（3）导轨间的压力油膜始终被控制在固定厚度以内，保持导轨间静压力平衡。

因此油膜刚性较强，抗振能力突出，设备使用精度稳定。

（4）根据机床设备的结构分析与参数建模，可以很方便的计算出静压导轨间的承载压力和油膜刚度，满足设备使用条件。

（5）两导轨间的静压油膜承载了导轨间全部载荷，在机床设备的安装与调试阶段通过控制供油压力可以很方便的提高机床设备的制造精度，并且在日常维护当中方便快捷。

2 重型落地铣镗床恒压静压导轨及恒流静压导轨的分析重型落地铣镗床恒压静压导轨的特点：（1）压力油液通过一条管路，分布到各个静压供油点。