精密數(shù)控磨床動靜壓主軸系統(tǒng)采用液體動靜壓軸承作為支承單元,有著諸多優(yōu)點(diǎn)并得到了很好的應(yīng)用;液體動靜壓軸承作為其核心零部件,具有重要的研究價(jià)值。本文結(jié)合課題的具體要求,針對精密數(shù)控磨床砂輪液體動靜壓軸承主軸系統(tǒng)進(jìn)行了全面深入的分析:（1）介紹了在液體動靜壓軸承設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的基本控制方程,并基于流體潤滑理論建立了求解動靜壓軸承穩(wěn)態(tài)溫度場、油膜壓力場分布的數(shù)學(xué)模型。借助三維流體仿真軟件FLUENT分析了主軸軸頸形狀誤差（圓度誤差及圓柱度誤差）對深淺腔液體動靜壓軸承性能的影響。（2）使用FLUENT和ANSYS Workbench兩個(gè)仿真軟件分析了在主軸軸線偏斜的情況下軸承油膜穩(wěn)態(tài)性能的變化情況,研究了主軸受載荷造成的撓曲變形與制造裝配誤差所產(chǎn)生的軸線偏斜兩者之間的相互影響;并對軸瓦-主軸部分的熱變形、彈性變形以及復(fù)合變形情況進(jìn)行了固-液耦合仿真分析。（3）運(yùn)用SolidWorks與ANSYS Workbench軟件建立了液體動靜壓軸承砂輪主軸系統(tǒng)的三維模型和有限元模型,進(jìn)行了模態(tài)及諧響應(yīng)分析。采用有限元數(shù)值仿真的方法,計(jì)算了該主軸系統(tǒng)的前八階固有頻率及對應(yīng)的振型,分析了砂輪端懸伸長度、軸承... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LODTM數(shù)控高精度機(jī)床

二十世紀(jì)五十年代末，由于航空航天，計(jì)算機(jī)，微電子，激光核聚變等國域技術(shù)發(fā)展的需要，美國組織有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和公司開始了對高效精密加工技研究，隨后德國和日本等國家也先后加入進(jìn)來[7]。上世紀(jì)九十年代后，高效加工技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸增加，特別是光學(xué)元件加工、高精密儀器及半導(dǎo)體元器件加工[8]。目前，超精密加工通常指加工精度不低于 0.1μm，度 Ra 不高于 0.025μm 的加工方法，精密加工通常指加工精度在 1μm 到 0.1間，粗糙度 Ra 在 0.1μm 到 0.025μm 之間的加工方法[9-10]。上世紀(jì)五十年代以來益于液體動靜壓軸承的廣泛應(yīng)用，機(jī)械加工精度得到了大幅的提升。為了發(fā)關(guān)技術(shù)，占據(jù)工業(yè)制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，一些國家都曾設(shè)立專門的研究機(jī)構(gòu)定研究計(jì)劃。例如下圖 1.1 所示便是現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床中精度最好美國 LLNL 實(shí) LODTM 車床。正是由于采用了液體靜壓轉(zhuǎn)臺和靜壓導(dǎo)軌，使得其加工精度了 0.028μm。該機(jī)構(gòu)目前在研制精度更高的下一代 POGAL 機(jī)床，在研制過借鑒了很多現(xiàn)有設(shè)備研發(fā)的先進(jìn)技術(shù)成果和制造經(jīng)驗(yàn)。POGAL 的研制會使體動靜壓軸承，其目的在于利用其優(yōu)點(diǎn)來提高主軸的剛度及阻尼特性，并進(jìn)改善其高負(fù)載能力，提高機(jī)床的工作精度。

1.2.2 精密動靜壓部件應(yīng)用的現(xiàn)狀液體和氣體動靜壓部件作為保障精密機(jī)床正常工作的核心功能部件，也伴隨著精密加工技術(shù)的進(jìn)步和精密機(jī)床的發(fā)展取得了重要的研究進(jìn)展和廣泛的運(yùn)用。由于精密靜壓部件工作時(shí)精度高、沖擊小等特性，整備越來越廣泛的應(yīng)用到機(jī)械制造及相關(guān)領(lǐng)域。圖 1.3 所示的德國 HYPROSTATIK 公司采用薄膜反饋節(jié)流器開發(fā)了系列導(dǎo)軌，絲杠，主軸，轉(zhuǎn)臺和滑塊。其中轉(zhuǎn)臺系列，外徑從 200mm 到 990mm。990mm 轉(zhuǎn)臺軸向承載力 400000N，軸向油膜剛度 24000N/μm，最高轉(zhuǎn)速 90rpm采用 15 號液壓油，徑向和軸向跳動誤差 0.3μm。圖 1.4 所示為美國 ELKA 公司采用軸承間隙節(jié)流開發(fā)的電主軸。其中 ELP6/12-WG 磨削電主軸，外徑 170mm，最高轉(zhuǎn)速 6000rpm，功率 12.5KW，徑向跳動小于 0.03μm，軸向跳動小于 0.lμm，軸頭徑向剛度 400N/μm，軸向剛度 65N/μm。高轉(zhuǎn)速磨削電主軸 ELP350/0.4-IG/MM，外徑 50mm，最高轉(zhuǎn)速 350000rpm，功率 0.4KW，徑向跳動小于 0.08μm，軸向跳動小于 0.12μm。德國 Monforts 司所生產(chǎn)機(jī)床由于采用了靜壓圓柱導(dǎo)軌，幾乎無摩擦、零磨損，即使是 0.001mm 增量移動也能平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)，無爬行效應(yīng)，有助于保持最優(yōu)的表面粗糙度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高速電主軸動靜態(tài)特性的有限元分析[D]. 解文志.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[2]高速航空主軸軸承實(shí)驗(yàn)器的動靜態(tài)特性分析[D]. 孫德智.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：2933985