激光器擁有廣闊的應(yīng)用前景,而用來發(fā)生激光的激光晶體屬于難加工材料,對加工機(jī)床的性能要求較高;與此同時(shí),高水平的超精密機(jī)床是當(dāng)今前沿科技不可或缺的重要支撐,而我國在該領(lǐng)域距離世界先進(jìn)水平仍有較大距離,發(fā)展超精密技術(shù)具有重要意義。導(dǎo)軌系統(tǒng)作為機(jī)床的組成部分,其性能優(yōu)劣對機(jī)床質(zhì)量影響重大。本文參照世界先進(jìn)超精密機(jī)床特點(diǎn),根據(jù)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)了一臺(tái)液體靜壓導(dǎo)軌,確定了其結(jié)構(gòu)形式和相關(guān)參數(shù),通過理論推導(dǎo)得到了油墊承載力和剛度特性,研究了導(dǎo)軌靜態(tài)承載特性與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系,提出了使得油墊初始剛度接近工作中最大剛度的設(shè)計(jì)方法。在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上,通過對油膜建立動(dòng)力學(xué)模型,利用仿真得到導(dǎo)軌受力之后位移達(dá)到穩(wěn)定的過渡過程及其動(dòng)態(tài)剛度的特性。借助于仿真軟件,對單油墊油膜進(jìn)行了流體仿真,研究了油膜部分的壓力和流速分布,分析了其與理論之間的誤差并通過參數(shù)修改進(jìn)行了驗(yàn)證。以此為基礎(chǔ),對導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行耦合仿真,研究了溜板在油壓作用下的變形情況,分析了該現(xiàn)象對導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)直線度的影響。通過利用彈簧連接模擬導(dǎo)軌結(jié)合面并同時(shí)考慮油壓的作用,對溜板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真和諧響應(yīng)分析,得到了溜板的前六階模態(tài)參數(shù)和上平面在不同頻率載荷下... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LODTM機(jī)床[11]

.2.1.1 國外研究現(xiàn)狀超精密加工一般指加工出的工件表面粗糙度達(dá)到納米級別，形位和尺寸精到亞微米級別。目前，在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的國家包括美國、德國、日本等外，荷蘭、俄羅斯、瑞士等國家在相關(guān)領(lǐng)域也具有較高的技術(shù)水平[9]。20 世紀(jì) 60 年代，美國為了完成核聚變反射鏡、非球面零件等各種難加工、度的加工任務(wù)，研發(fā)了單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)，并制造出相應(yīng)的加工機(jī)床，成界上第一個(gè)進(jìn)行超精密技術(shù)研究的國家。此后，應(yīng)軍工、航天等高精尖技術(shù)求，美國在該領(lǐng)域不斷進(jìn)步，始終保持著世界領(lǐng)先的地位。目前，已經(jīng)具備型號的超精密設(shè)備研發(fā)能力。勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室(LLNL)是美國在該領(lǐng)域表機(jī)構(gòu)，其在上世紀(jì) 60-80 年代，研制出 DTM-1、DTM-2、DTM-3 和 LODT知名金剛石車床[11]，LODTM 和 DTM-3 這兩臺(tái)機(jī)床直至今日依舊被認(rèn)為代表界最高加工水平。LODTM 機(jī)床如圖 1-1 所示，主要用來加工大型精密反射鏡以加工的最大工件直徑達(dá) 1.65m，并且能夠達(dá)到 28nm 的加工精度。該機(jī)床使壓力油的液體靜壓導(dǎo)軌，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)直線度小于 25nm/1m[12]。該實(shí)驗(yàn)室目止還研制了磁流變曲面拋光機(jī)床、KDP 晶體飛切機(jī)床等設(shè)備[9]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文集成了多項(xiàng)納米控制技術(shù)，主軸和導(dǎo)軌采用氣體支承，能實(shí)現(xiàn)對各種溝槽的精密高效加工，表面粗糙度可以達(dá)到納米級別[9]。德國作為工業(yè)強(qiáng)國，在超精密加工方面也有深入研究。弗勞恩霍夫研究所(IPT)、亞琛工業(yè)大學(xué)、Kugler 公司為德國主要超精密研究單位。Kugler 公司在微細(xì)加工研究方面有較高水準(zhǔn)，圖 1-8 所示為該公司研制的在工件外圓表面進(jìn)行微結(jié)構(gòu)加工的車床，加工精度達(dá)到亞微米級別[13]。從上述研究現(xiàn)狀可見，無論在廣度和深度上，部分工業(yè)強(qiáng)國已經(jīng)在超精密加工領(lǐng)域有了很高的造詣，研制的設(shè)備類型幾乎覆蓋各個(gè)層面，且主軸和導(dǎo)軌系統(tǒng)基本上全部采用流體潤滑，但是具體的研究方案和設(shè)計(jì)內(nèi)容受到了嚴(yán)格的保密，無從了解設(shè)備的研發(fā)細(xì)節(jié)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高性能倍半氧化物激光晶體生長及制造工藝與裝備[J]. 賴敏.  天津科技. 2016(12)
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[6]Research and Development of Heat-Resistant Materials for Advanced USC Power Plants with Steam Temperatures of 700℃ and Above[J]. Fujio Abe.  Engineering. 2015(02)
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博士論文
[1]流體靜壓支承對超精密金剛石車床動(dòng)態(tài)特性影響的研究[D]. 侯國安.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]液體靜壓導(dǎo)軌靜動(dòng)態(tài)特性分析及阻尼辨識[D]. 劉燦.西安理工大學(xué) 2015
[2]液體靜壓導(dǎo)軌設(shè)計(jì)優(yōu)化與數(shù)控修形技術(shù)[D]. 王炯琨.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]超精密液體靜壓導(dǎo)軌靜動(dòng)態(tài)特性分析及控制技術(shù)研究[D]. 董鵬程.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：2979513