[发明专利]四油垫静压导轨运动精度评价方法及系统

说明书

本发明一种四油垫静压导轨运动精度评价方法，能够对油垫中心距较大的四油垫静压导轨运动直线度进行计算；首先简化油垫中心距较大的静压导轨模型，并将静压导轨的导轨面误差进行数学表达，然后计算静压导轨面轮廓误差的油膜厚度，再建立考虑油垫中心距的油膜力计算模型和静压导轨静力学平衡方程，联立方程得到油垫中心距与导轨面轮廓误差波长的比值与运动直线度的对应关系，求解得到考虑油垫中心距的四油垫静压导轨运动直线度，从而更加准确的对四油垫静压导轨的运动直线度进行计算，能够判定滑块运动直线度误差，对四油垫静压导轨运动精度进行评价，从而为四油垫静压导轨精度设计提供了理论指导。

技术领域

本发明涉及静压导轨误差领域，具体为四油垫静压导轨运动精度评价方法及系统。

背景技术

静压导轨作为精密、超精密和三坐标测量机的重要功能部件，其导轨滑块的运动直线度对加工和测量零件的精度具有重要影响。因此，有必要研究静压导轨系统结构参数对滑块运动直线度的影响规律，为提高运动直线度提供理论依据。当静压导轨油垫结构尺寸较小，可将其分别简化为一刚性小轮，油垫中心距与导轨面轮廓误差波长的比值为0.5,1.5,2.5……，运动直线度误差为零。然而，当静压导轨油垫长度较大，则不能将其简化为一刚性小轮，否则会造成其相关结构参数的错误评价，无法提高四油垫静压导轨运动精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种四油垫静压导轨运动精度评价方法及系统，设计合理，方法简单，能够得到油垫中心距较大时四油垫静压导轨运动直线度，大幅度提高静压导轨运动直线度精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

四油垫静压导轨运动精度评价方法，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述当导轨滑块运动时油垫的油膜支承力，具体表示如下，