[发明专利]垂向闭式静压导轨垂直度误差调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及机床的导轨垂直度误差调整装置，尤其是涉及一种垂向闭式静压导轨垂直度误差调整装置。

背景技术

在精密机床中，液体静压支撑技术因刚性好、耐冲击、耐磨损和精度保持性好等优点被广泛应用。特别是在精密机床水平方向的导轨装置中，液体静压支撑技术更得到较普遍的应用，其中尤以闭式静压导轨居多。一般情况下，机床水平方向的载荷较为平稳，不承受颠覆力矩，或承受的颠覆力矩较小，此时，静压导轨的刚性能保证机床在水平方向获得良好的几何精度。同时，水平方向的闭式静压导轨通常两侧供给相同压力的流体，并通过节流装置调节两侧的流量以控制液膜对导轨的支撑力，最终达到支撑平衡。但在垂向导轨结构中，由于载荷作用方向影响，开式静压导轨的应用受到限制，而在精密机床中只能使用闭式静压导轨。垂向导轨在精密机床中一般只承受单侧的载荷作用，易形成颠覆力矩，引起导轨发生偏离垂向的倾斜，供而影响精密机床的几何精度和加工精度，特别是在供行微量材料去除的精密加工中，这种影响尤其明显。因此，在精密机床的垂向方向使用闭式静压导轨，必须解决静压导轨因单侧颠覆力矩引起的垂直度误差问题。对中国专利的检索发现，在中国专利CN200710070272中公开了一种液体静压导轨的直线度调节方法，但仍缺乏解决垂向闭式静压导轨抵抗颠覆力矩作用的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于解决精密机床垂向闭式液体静压导轨由于单侧承受颠覆力矩而刚性不足引起的垂直度误差过大等问题，提供一种可实时检测垂向导轨的垂直度误差，并给予及时响应，从而实现在精密机床垂向导向装置中闭式静压导轨垂直度的精确控制的垂向闭式静压导轨垂直度误差调整装置。

本发明设有垂向闭式静压导轨装置、外置动态重力平衡装置和压力传感检测控制单元；所述垂向闭式静压导轨装置设有立柱导轨和滑块导轨，所述滑块导轨两侧与立柱导轨呈间隙配合，滑块导轨通过静压回油管与油池相连，滑块导轨两侧边的前面和后面分别设有前静压油腔和后静压油腔，前静压油腔和后静压油腔分别设置左上方前后静压油腔供油口、右上方前后静压油腔供油口、左下方前后静压油腔供油口、右下方前后静压油腔供油口；所述外置动态重力平衡装置设有外置后油缸、外置前油缸、供油控制阀、回油控制阀、外置前油缸供油管、外置前油缸回油管、外置后油缸供油管和外置后油缸回油管，外置前油缸和外置后油缸分别固定于主轴箱上侧和电机下侧，外置前油缸和外置后油缸的重心与主轴箱的重心、电机的重心共面；所述压力传感检测控制单元设有压力检测模块和数据处理模块，压力检测模块与滑块导轨左上方前后静压油腔的供油管相连，数据处理模块内置于数控系统中。

所述外置前油缸和外置后油缸均可采用蜂窝状结构；所述外置前油缸设有外置前油缸上腔、外置前油缸中腔和外置前油缸下腔；所述外置后油缸设有外置后油缸上腔、外置后油缸中腔和外置后油缸下腔。外置前油缸上腔和外置后油缸上腔与供油管相连，所述外置前油缸上腔和外置后油缸上腔的底面采用球面结构，外置前油缸上腔的底面与外置前油缸中腔的顶面相通；外置后油缸上腔的底面与外置后油缸中腔的顶面相通；所述外置前油缸中腔和外置后油缸中腔均设有多个正方体油腔，正方体油腔通过各面开出的多个小油孔与周围正方体油腔相通；所述外置前油缸下腔和外置后油缸下腔与回油管相连，所述外置前油缸下腔和外置后油缸下腔的内部采用整体式结构，所述外置前油缸下腔和外置后油缸下腔的顶面与外置前油缸中腔和外置后油缸中腔的底面相通。

本发明对两个外置油缸采取统一控制结构，通过增加供油控制阀和回油控制阀两个装置，实现了两个外置油缸共用一套供油回油系统，代替了传统电机单线控制每个外置油缸的供油与回油的方式。

将滑块导轨的垂直度误差转换为压力信号，工作过程中，压力检测模块实时检测滑块导轨左上方前后两静压油腔附近的压力，经数据处理后，如果左上方前后两静压油腔压力差超出一定范围，数据处理模块将控制供油控制阀和回油控制阀，调节两外置油缸的供油和回油，从而控制各外置油缸中的油量，使滑块导轨获得一个与所受颠覆力矩相反方向的回复力矩，完成垂向导轨装置的垂直度误差调整。