[发明专利]基于多孔质节流单元的静压气浮单元及加工方法

说明书

基于多孔质节流单元的静压气浮单元及加工方法，属于静压气浮领域。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。本发明静压气浮单元包括气浮块和N个多孔质节流单元，气浮块下表面加工有N个镶嵌孔，N个镶嵌孔周向均匀分布；每个镶嵌孔内嵌入有一个多孔质节流单元，气浮块内部加工有供气通道，且供气通道与N个镶嵌孔连通；N个多孔质节流单元的下表面均沉入气浮块下表面，供气通道通过多孔质节流单元与外部连通。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

静压气浮技术是一种广泛应用的气体润滑技术，能够实现两个相对运动部件的非接触、近零摩擦的相对运动，基于静压气浮技术的气浮单元在精密仪器等领域应用广泛。传统的静压气浮单元分为小孔节流的气浮单元和多孔质的气浮单元。

小孔节流的气浮单元垂直于工作平面加工小孔，气体通过小孔后在工作平面形成高压气膜，使气浮单元悬浮。受限于加工工艺和成本，小孔直径通常为亚毫米级，气体通过小孔的流阻低，小孔轴线于工作平面的垂直度也难以保证。流阻低导致气浮单元的小孔在通过气浮平台拼接的缝隙时，气膜迅速泄压，气浮单元失去承载能力；垂直度差导致气流通过小孔后存在平行工作平面的切向气流，形成涡流干扰，引起气浮单元旋转运动。

多孔质的气浮单元通过烧结工艺在材料内部形成纳米级别的孔隙，气体通过孔隙并在工作平面形成高压气膜。多孔质材料的孔隙很小而且数量极多，流阻大且带来均化效应，因此，多孔质静压气浮单元通过气浮平台拼接缝隙时几乎没有泄压，且涡流干扰很小。但是，整体采用多孔质材料加工成的气浮单元，成本高、烧结成型的材料结构强度低，具体为：多孔质的气浮单元一般采用烧结石墨或者烧结铍青铜，这两种材料容易加工成面积较大的材料，且可以研磨满足气浮单元所要求的平面度，但是这两种材料硬度低，存在脱落粉末污染环境问题，在精密仪器和净化环境应用中会污染环境，限制了其应用范围。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。提供了一种基于多孔质节流单元的静压气浮单元及加工方法。

基于多孔质节流单元的静压气浮单元，包括气浮块1和N个多孔质节流单元2；N为大于或等于4的整数；

气浮块1上表面加工有球窝1-1和凸台1-2，且球窝1-1位于凸台1-2上；

气浮块1下表面加工有N个镶嵌孔1-3，N个镶嵌孔1-3周向均匀分布；

气浮块1内部加工有供气通道1-4，且供气通道1-4与N个镶嵌孔1-3连通；

每个镶嵌孔1-3内嵌入有一个多孔质节流单元2，且多孔质节流单元2的周向侧壁与其所在的镶嵌孔1-3的侧壁间密封；N个多孔质节流单元2的下表面均沉入气浮块1下表面，且每个多孔质节流单元2的下表面与气浮块1下表面间的间距为d；

供气通道1-4通过多孔质节流单元2与外部连通。

进一步的，供气通道1-4的进气口上安装有供气接口3，且供气接口3伸出至气浮块1外部。

更进一步的，气浮块1下表面的平面度小于5um。

更进一步的，0＜d≤0.1，d的单位为mm。

更进一步的，气浮块1为横向截面为方形的平板型块体。

更进一步的，气浮块1采用花岗岩或者金属材料制成。

基于多孔质节流单元的静压气浮单元的加工方法，该方法是基于气浮块1和N个多孔质节流单元2实现的，N为大于或等于4的整数；

该加工方法包括如下步骤：