超精密液体静压回转工作台研制北大核心

对某高精度立式磨床用回转工作台采用液体静压直驱转台总体技术方案以保证其良好的动态特性和回转精度;支承系统采用液体静压支承以获得高的承载能力、刚度以保证工艺系统刚性;针对转台高动态回转精度要求,考虑油膜误差均化,确定了其关键零件部件精度并采用手工研磨方式保证了其制造精度,实现了转台系统全转速范围内0.25 μm动态回转精度;针对电动机发热和油膜剪切发热,采用稀油大流量静压支承、止推上置电动机下置、电动机强冷等技术措施保证了回转工作台良好的热态特性,工作端热伸长小于4 μm。研制的静压回转工作台应用于立式磨床,实现了外圆内孔圆度0.45 μm的磨削精度。     

静压导轨几何误差对运动直线度影响研究

为了提高机床的加工精度,研究液体静压导轨几何误差对运动直线度的影响规律。根据静压导轨对置油垫刚度和承载力的计算特征,建立导轨面形方程,对导轨进行运动误差分析,推导立柱运动直线度误差模型。以生产中常见的,因制造误差导致工作表面为凸型的闭式液体静压导轨为例,运用数学软件MATLAB对导轨运动误差进行曲线仿真,分析发现导轨的几何误差,如面形误差、立柱长度、导轨行程、及油垫对数对导轨运动的直线度有显著影响。最后通过实验所测的直线度曲线图和仿真进行对比,证明理论推导的正确性。     

超精密液体静压回转工作台研制

对某高精度立式磨床用回转工作台采用液体静压直驱转台总体技术方案以保证其良好的动态特性和回转精度;支承系统采用液体静压支承以获得高的承载能力、刚度以保证工艺系统刚性;针对转台高动态回转精度要求,考虑油膜误差均化,确定了其关键零件部件精度并采用手工研磨方式保证了其制造精度,实现了转台系统全转速范围内0.25 μm动态回转精度;针对电动机发热和油膜剪切发热,采用稀油大流量静压支承、止推上置电动机下置、电动机强冷等技术措施保证了回转工作台良好的热态特性,工作端热伸长小于4 μm。研制的静压回转工作台应用于立式磨床,实现了外圆内孔圆度0.45 μm的磨削精度。     

小孔节流闭式液体静压导轨流场分布规律及承载特性

传统的液体静压支承设计计算方法是基于求解模型的简化得到的,其计算结果存在一定误差,并且部分关键物理参数是通过液体静压支承设计计算方法所难以获得的。而计算机数值仿真技术的引入弥补了上述理论设计方法的不足。采用理论计算和有限元仿真相结合的方法,对小孔节流闭式液体静压导轨的流场分布规律和纲承载特性进行了研究。首先,根据液体静压导轨设计参数求得无量纲承载能力系数理论曲线和无量纲油膜刚度理论曲线;接着,利用ANSYS/Fluent软件对液体静压导轨的流场分布规律和承载特性进行了仿真研究。研究结果表明:节流孔处液压油流动状态为紊流;压力在油腔区域比较均匀,沿封油面线性下降;无量纲承载能力系数曲线和无量纲油膜刚度曲线的理论值与仿真值变化趋势一致。     

用液体动静压轴承主轴提高内圆磨床加工精度

为提高内圆磨床的加工精度,对一台M2110普通内圆磨床主轴进行了技术改造,用液体动静压轴承主轴,取代了原用的滚动轴承主轴,试件精度(即工作精度)为:椭圆度<0.003 mm、圆锥度<0.003 mm,达到了高精内圆磨床工作精度的要求。     

数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计

介绍了数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计过程.重点分析了导轨的分类和液体静压导轨的工作原理及特点.根据当前磨床的设计要求,对液体静压导轨的结构进行了选择,并采用了闭式静压导轨结构.通过对闭式静压导轨上下油腔参数计算,验证了闭式静压导轨的各个设计参数的合理性.结果表明,磨床采用了闭式静压导轨结构后,性能可靠,精度稳定....     

液体静压蜗杆传动副的设计及油膜厚度计算

为了提高精度、减少功率消耗、消除爬行现象 ,很多重型机床都采用了液体静压导轨。液体静压导轨的静摩擦系数很小 ,在运动方向几乎没有任何阻尼 ,因此对进给传动元件提出了很高要求。现代机床对进给传动元件要求无间隙、磨损小、刚度好、抗阻尼性能好、功率小、传动效率高[1] 。液体静压蜗杆蜗母条传动副能够满足这些要求 ,近年来在数控机床上得到了广泛的应用。1液体静压蜗杆蜗母条的工作原理液体静压蜗杆蜗母条的工作原理与静压丝杠螺母基本相同。不同的是 ,静压丝杠螺母不存在配油问题 ,而蜗母条相当于螺母的一部分 ,因此存在配油问题。…     

节流器结构参数对Nanosys-1000液体静压导轨承载特性的影响

从实际加工角度出发,研究了节流器结构参数对Nanosys-1000超精密加工机床静压导轨承载特性的影响。利用流体分析软件建立导轨承载油垫的有限元模型并搭建了相关静压导轨实验台,研究了进口油压为1.7 MPa,油膜厚度为36μm时承载油垫的压力场分布特征,并通过对压力场积分得到油膜承载力,求导得到油膜刚度,从而揭示不同结构参数对静压导轨承载特性的影响。研究结果表明:节流器结构参数中节流孔孔径对机床承载特性影响最大,其次为节流孔孔长,出入口倒角对其影响甚微。导轨负载较小时,扩大节流孔孔径与缩短节流孔孔长有助于改善静压导轨承载特性;但在重载条件下,缩小节流孔直径,增加节流孔孔长反而更有利。将仿真数据与实验数据作对比,得到3个承载力测量点数据误差分别为7.9%,6.9%,8.6%。最后根据研究成果,确定了Nanosys-1000机床静压导轨节流孔结构参数。     

油膜厚度对闭式液体静压导轨性能的影响

为了研究油膜厚度对静压支承的影响,以闭式液体静压导轨为研究对象,确定了导轨系统的初始参数;基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态性能、动态性能的数学模型;将总功率损失、承载能力和静刚度、固有频率、调整时间和动刚度等参数作为导轨的性能指标,利用MATLAB软件定量分析了油膜厚度对导轨性能的影响。研究结果表明:增大油膜厚度,则液体静压导轨的总功率损失增大,调整时间变长,承载能力不变,静刚度、固有频率及动刚度减小。因此,减小油膜厚度,可降低导轨总功率损失,提高静态性能和动态性能。研究结果为工程实际中闭式液体静压导轨静压油膜的设计提供了理论依据。     

扇形静压转台结构设计与仿真分析

为解决平面二次环面蜗杆数控磨床加工中出现形位超差和精度不足的问题,通过研究磨床的整体结构和转台工况确定了扇形静压转台的主体结构方案和设计参数,通过理论计算推导出承载力与位移率和面积比的关系和刚度与压力比与面积比的关系,根据面积比最优计算得到油垫的承载力和刚度,并利用FLUENT软件分别对口字型和工字型油腔结构的油垫进行流体力学仿真分析,证明计算得到的油腔尺寸参数可以使转台产生足够的承载力,满足磨床设计要求,分析了矩形油垫中不同的油腔内部结构,得到口字型油腔结构比工字型油腔结构产生的更大承载能力且承载更均匀,油腔内部无内壁阻隔更适合于静压油腔选型的结论。     

PM流量控制器参数对液体静压导轨性能影响的研究

在介绍PM流量控制器基本结构、工作原理以及流量压力特性基础上,推导出基于PM控制器的矩形对置油垫的承载能力、油膜刚度及动态传递函数的表达式。以某机床静压导轨的一对对置油垫为例,重点分析研究PM控制器的三个性能参数比流量cr、初始流量q0和泵压ps之间的相互关系及对油膜承载能力、静刚度及动态特性的影响。研究表明,给定初始流量q0和泵压ps,静刚度随cr增大而逐渐增加,在cr=6.2时静刚度有峰值,这对静压导轨的正常工作不利。比流量cr的合理取值范围为1.2～5.2,此时对置油垫静刚度随着q0的增大和pp减小而增大。基于油膜厚度传递函数表达式,研究敏感油路体积Vo=500 cm3时,在阶跃载荷作用下,不同的比流量cr、初始流量q0以及泵压ps对油膜在时域及频域内动态特性的影响。研究表明:在时域内,cr、q0、pp主要影响着油膜厚度的超调量,随着cr、q0增大以及泵压pp减小,其超调量明显增加。为提高油膜承载的稳定性,减小过渡过程的超调量,可减小cr、q0,增大泵压pp;在频域内,幅频特性曲线峰值处的频率为油液振动的固有频率。随着cr、q0的增加和pp减小,幅值越大,对应的固有频率也有所增大,失稳区频率范围变宽。当...     

油膜厚度对闭式液体静压导轨性能的影响

为了研究油膜厚度对静压支承的影响,以闭式液体静压导轨为研究对象,确定了导轨系统的初始参数;基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态性能、动态性能的数学模型;将总功率损失、承载能力和静刚度、固有频率、调整时间和动刚度等参数作为导轨的性能指标,利用MATLAB软件定量分析了油膜厚度对导轨性能的影响。研究结果表明：增大油膜厚度,则液体静压导轨的总功率损失增大,调整时间变长,承载能力不变,静刚度、固有频率及动刚度减小。因此,减小油膜厚度,可降低导轨总功率损失,提高静态性能和动态性能。研究结果为工程实际中闭式液体静压导轨静压油膜的设计提供了理论依据。     

液体静压导轨在机床中的应用

简要介绍了液体静压导轨的结构、工作原理，并根据其特点进行设计计算，合理选择油腔形式，以保证静压导轨有较高的刚度。     

高精度静压导轨技术应用分析

介绍了国际主流高精度静压导轨功能部件技术的情况,并通过应用举例分析,介绍各种形式高精度静压导轨功能部件的技术特点和使用情况,最后总结了高精度静压导轨的设计思路和注意事项.     

机电信息

SN2060数控龙门导轨磨床 (通讯员 王香玉) 上海重型机床厂与日本长濑铁工所联合研制成功SN2060数控龙门导轨磨床,是一种具有独特风格的大型精密机床。其结构特征是:床身和工作台导轨采用矩形闭式静压导轨,浮起量稳定,具有高刚度和高精度;磨头在横梁上的水平移动亦采用静压导轨,抗振性好,能实现0.5μm微量进给;采用静压轴承的周边磨头主轴轴系,具有高回转精度和主轴刚度;采用高精度的砂轮液体动平衡装量,平衡精度<0.1μm;横梁升降水平位置可自动调平;工作台采用液压驱动装置,其速度通过改变泵的转速来实现无级调速;电气采用FANUC 15数控系统,实现6轴控制的闭环系统。     

闭式液体静压导轨设计研究

液体静压导轨具有磨损小、运动精度高、平均无故障时间长、驱动功率小、承载力大、刚度高、吸振性好、运动平稳等优点,广泛应用于精密数控机床。但液体静压导轨的相关设计资料较少,该文从导轨形式、油腔结构、油膜厚度、供油方式、节流方式、油液选择、制造材料等方面出发,对液体静压导轨的设计流程进行了总结分析,并设计了一种小型磨床使用的不等面积对置闭式液体静压导轨。     

大型雷达天线座静压轴承设计

为了提高液体静压轴承的刚度和精度,文中以某大型相控阵雷达天线座静压轴承设计为例,介绍了液体静压轴承的结构特点和关键参数设计。径向止推轴承采用油垫与底座整体铸造、加工的结构形式,简单紧凑,而轴向支撑采用双层油垫的结构形式和结构优化设计,使轴承刚度和抗倾覆能力大大提高,同时天线座轴系精度提高至5″以内,很好地满足了大型雷达系统对天线座的性能指标要求。     

主轴部件套类零件高精度立式磨床研制

在分析套类工件结构特点和技术要求基础上,以精度为目标,开展了立式复合磨削工艺路线设计及与之相适应的精密立式磨床研制。所研制的磨床其动态回转精度优于0.3μm的高刚度液体静压直驱式静压回转工作台和运动直线度优于0.2μm/200 mm的高刚度液体静压导轨很好地保证工件磨削圆度和母线直线度。研制的机床实现了内孔磨削圆度0.7μm,外圆磨削圆度优于0.45μm的磨削效果,能满足各种高精度主轴部件套类零件高精度磨削。     

M115W外圆磨床磨头液体静压轴承改装设计

不等封油边静压轴承,利用主轴挠度对轴承油膜刚度的影响,变主轴挠度这个不利因素为提高轴承油膜刚度的有利因素.因此,不等封油边静压轴承的设计,是在固定节流静压轴承的基础上,通过改善轴承本身结构提高轴承的承载能力.M115W外圆磨床磨头采用不等封油边液体静压轴承进行改装设计,提高了主轴系统的刚度,改装后的M115W外圆磨床达到了原有的加工精度和使用性能.     

液体静压导轨及其设计研究

介绍了液体静压导轨工作原理、特点、分类及适用场合，分析了承载能力、油膜刚度、油膜厚度以及导轨间隙等静压导轨设计的影响因素。