劉南

摘 要：靜壓導(dǎo)軌技術(shù)是機床的關(guān)鍵部件之一，其性能對加工質(zhì)量有很大的影響。本文基于導(dǎo)軌技術(shù)的發(fā)展路線出發(fā)，重點梳理我國的靜壓導(dǎo)軌技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞：靜壓導(dǎo)軌；專利分布；技術(shù)分支；技術(shù)路線

1 引言

導(dǎo)軌系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的重要組成部分，是機床成形運動的最終執(zhí)行部件之一，其功用是保證工件或刀具運動軌跡的精度和支撐。因此導(dǎo)軌系統(tǒng)的精度對機床直線成形運動影響巨大，從而在機床研發(fā)中使不可忽視的重要內(nèi)容和機床項目。導(dǎo)軌技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、液體/氣體靜壓導(dǎo)軌、復(fù)合導(dǎo)軌和磁浮導(dǎo)軌等階段。這些導(dǎo)軌技術(shù)的發(fā)展并不是簡單的一種技術(shù)取代另一種技術(shù)的發(fā)展，而是在相當(dāng)長的時間內(nèi)并存并相互推動。同時隨著新材料科學(xué)以及電子與控制技術(shù)科學(xué)的發(fā)展，不斷出現(xiàn)新型的導(dǎo)軌形式及控制，例如靜壓導(dǎo)軌，在兩個相對運動的導(dǎo)軌面間形成靜壓或動壓油膜，由此平衡外載荷，使得導(dǎo)軌運動時不直接接觸。

2 靜壓導(dǎo)軌技術(shù)發(fā)展歷程

2.1中國靜壓導(dǎo)軌技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

中國在靜壓導(dǎo)軌技術(shù)研究方面并不比其他國家落后，而且發(fā)展速度也非常迅速。為制造精密磨床，上海機床廠于1958年首次開展該技術(shù)的研究，1962年組建靜壓研究室，有力推動了靜壓技術(shù)的研究與應(yīng)用。與此同時無錫機床廠等其他磨床廠也開始對靜壓軸承進行試驗，此項技術(shù)得到磨床制造也普遍重視。1973年廣州召開了全國靜壓技術(shù)會議，從而帶動了全國各大研究機構(gòu)對靜壓軸承技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用的熱潮。為滿足國內(nèi)對大型、重載磨床的需求，上海機床廠于2004年開發(fā)出MC1363/H，采用了液體靜壓導(dǎo)軌。北京航空精密機械研究所生產(chǎn)處“Nanosys300非球面曲面復(fù)合加工系統(tǒng)”，它是一種超精密金剛石數(shù)控機床，其回轉(zhuǎn)和直線運動部件均采用了液體靜壓技術(shù)。在高等院校、研究院和企業(yè)的共同努力下，我國液體靜壓技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了原理驗證、生產(chǎn)性試驗、重點理論研究與大量推廣、靜壓技術(shù)應(yīng)用的擴大與產(chǎn)品化這四個階段。在國內(nèi)，液體靜壓導(dǎo)軌在各種機床中的應(yīng)用也越來越普遍。

圖1可以看出占我國靜壓導(dǎo)軌申請量最多的是潘旭華，此人為數(shù)控機床的專家，其多次擔(dān)任國家“863”項目負責(zé)人，他在2004-2006年，制造出高精度的靜壓導(dǎo)軌，發(fā)展成數(shù)控外圓磨床，為我國的超精密加工裝備核心技術(shù)的發(fā)展以及推動機床工業(yè)的發(fā)展和提升制造業(yè)整體水平做出重要貢獻。在2006-2008年間，我國的靜壓導(dǎo)軌技術(shù)申請量開始增加時，潘旭華個人在此三年內(nèi)申請量就達到近70件之多。由此可見，潘旭華是我國靜壓導(dǎo)軌技術(shù)重要的申請人代表。

靜壓導(dǎo)軌按照導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式可以分為開式靜壓導(dǎo)軌和閉式靜壓導(dǎo)軌，按照供油情況可分為恒流式靜壓導(dǎo)軌和恒壓式靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌中油膜的厚度直接影響靜壓導(dǎo)軌的剛度，不同類型的靜壓導(dǎo)軌存在著不同的優(yōu)缺點，所以靜壓導(dǎo)軌技術(shù)演進路線和機床導(dǎo)軌技術(shù)的發(fā)展類似，并不是一種技術(shù)完全替代了一種技術(shù)的發(fā)展，而是在較長時間內(nèi)并存且相互交叉存在。圖2是我國靜壓導(dǎo)軌技術(shù)演進路線。從圖中可以看出，靜壓導(dǎo)軌的各個類型的發(fā)展是相互交錯存在的，而且在發(fā)展的過程中也是相互并存。1985年中國關(guān)于靜壓導(dǎo)軌技術(shù)研究的第一份專利申請開始，各類型靜壓導(dǎo)軌的申請量慢慢得到提高，從1989開始，“閉式靜壓導(dǎo)軌”和“恒流式靜壓導(dǎo)軌”技術(shù)的研究，但是從2005年開始，中國在靜壓導(dǎo)軌技術(shù)方面的研究成果才開始全面化、規(guī)?；芯糠秶_始不斷擴展，“開式靜壓導(dǎo)軌”和“恒壓式靜壓導(dǎo)軌”相關(guān)的專利申請開始出現(xiàn)。但是相對于我國實際開始研究的時間可以看出，我國在靜壓導(dǎo)軌技術(shù)方面研究還存在著申請量較為遲緩，各項研究技術(shù)分布區(qū)域比較集中等問題。這些問題有很多都是跟申請專利保護核心技術(shù)意識有很大關(guān)系。所以我國在鼓勵發(fā)明創(chuàng)造和保護專利權(quán)人合法權(quán)益方面需提出更有力的措施，以此鼓勵發(fā)明創(chuàng)造，提高創(chuàng)新能力，推動發(fā)明創(chuàng)造的應(yīng)用，達到促進科學(xué)技術(shù)進步和經(jīng)濟社會發(fā)展的目的。

隨著加工要求越來越精細化，且生產(chǎn)過程的節(jié)能無污染要求的提高，不斷促進著科研工作者對靜壓導(dǎo)軌技術(shù)的研究的熱情。中國在靜壓導(dǎo)軌技術(shù)方面的研究一直都不落后于歐美國家，但是還缺乏對重要研究技術(shù)成果申請專利以得到保護的積極性。

3 結(jié)語

綜合分析國內(nèi)專利申請量的分布，分析靜壓導(dǎo)軌的發(fā)展路線。靜壓導(dǎo)軌技術(shù)作為高性能機床的關(guān)鍵部件之一，其使用壽命長、減振吸振效果好、摩擦系數(shù)小、精度和剛度都很高，應(yīng)用十分廣泛。但為了實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保機床的設(shè)計，科研工作者開始對水液壓支承技術(shù)的研究，這將會對降低能源消耗、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生更為廣泛和深遠的影響。endprint