[发明专利]基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法

说明书

基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法，属于静压气浮领域。本发明解决了小孔节流气浮单元缝隙通过能力差、存在涡流干扰及整体式多孔质气浮单元作为静压气浮工作面时结构强度低，存在脱落粉末污染环境的问题。静压气浮单元包括下开口壳体和供气接口；下开口壳体内填充有浇筑体，且下开口壳体的下端面与浇筑体下表面平齐，浇筑体内密布有N个微细气孔，且浇筑体上还开设有导气孔，导气孔与微细气孔连通，供气接口的一端设置在导气孔内，其另一端伸出至下开口壳体外部，且供气接口与浇筑体内的微细气孔连通。本发明主要用于实现静压气浮。

技术领域

本发明属于静压气浮领域。

背景技术

静压气浮技术作为一种气体润滑技术，广泛应用于精密伺服、高精度传动和精密仪器等领域。静压气浮技术通常应用在相对运动的两个部件之间，通过小孔节流等原理，在两个部件之间形成高压的气膜，利用气膜将相对运动的两个部件隔离开来，实现非接触相对运动。因此，采用静压气浮技术时，相对运动部件之间除了气体粘性阻尼外，可以认为没有摩擦力，可以通过微弱的控制力实现对相对运动部件的精密运动控制。

一般可以采用小孔节流技术或者多孔质材料实现静压气浮。小孔节流技术实在静压气浮单元工作的表面加工垂直于工作面的小孔，气流通过小孔后在工作面形成高压气膜，从而实现静压气浮的承载。在实际使用中，很难保证小孔绝对垂直于工作面，小孔的倾斜会引起切向气流，最终在相对运动的两个部件间形成涡流并产生涡流力矩，导致相对运动的两个部件在没有外界作用力的情况下相对转动。另一方面，气流通过小孔留出，小孔直径很难做得特别小，导致气流流阻低，当小孔运动到缝隙时，气流迅速通过小孔和缝隙，不再在相对运动的两部件间形成高压气膜，即导致泄压，失去承载能力。对于多孔质材料加工成的气浮单元，通常采用烧结工艺，在材料内部和表面形成无数纳米级的微孔。这些孔径很小，气流通过时阻力大，即流阻大，当气浮单元局部通过缝隙时，由于存在流阻，气流并不能通过局部的微孔并沿缝隙迅速流动，也即不会导致整体泄压。同时，虽然毛细微孔方向随机分布，并不垂直于工作面，但是由于微孔数量极多，方向随机，在均化作用下，切向气流相互抵消，并不能形成整体涡流。多孔质的烧结材料一般有烧结陶瓷、烧结不锈钢、烧结铍青铜和烧结石墨。烧结陶瓷和烧结不锈钢的材料结构强度和表面硬度大，但是难以形成大块材料，而且表面二次研磨加工的难度大，难以满足静压气浮对表面平面度的要求。所以，一般采用烧结石墨或者烧结铍青铜加工整体多孔质气浮单元。但是这两种材料比较软，且结构强度低，在使用中容易被硬材料划伤，同时也存在材料自行脱落形成粉末污染环境的问题，特别是在核工业、光学领域，这会导致污染精密设备，限制了其应用范围。

综上，由于传统的两种静压气浮技术都存在不同的缺限，亟待开发新的静压气浮单元解决上述问题。

发明内容

本发明目的是为了解决小孔节流气浮单元缝隙通过能力差、存在涡流干扰及整体式多孔质气浮单元作为静压气浮工作面时结构强度低，存在脱落粉末污染环境的问题，本发明提供了一种基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法。

基于浇筑成型的静压气浮单元，包括下开口壳体和供气接口；

下开口壳体的上表面加工有球窝和凸台，且球窝位于凸台上；

下开口壳体的上表面还开设有安装孔；

下开口壳体内填充有浇筑体，且下开口壳体的下端面与浇筑体下表面平齐，

浇筑体内密布有N个微细气孔，且浇筑体上还开设有导气孔，导气孔与微细气孔连通，同时，导气孔还与安装孔相对设置，且二者孔径相同；其中，N为大于或等于100的整数；

浇筑体内的微细气孔是通过腐蚀成型的，微细气孔的孔径远远小于安装孔的孔径；

供气接口的一端设置在导气孔内，其另一端伸出至下开口壳体外部，且供气接口与浇筑体内的微细气孔连通。

优选的是，浇筑体下表面的平面度小于5um。