超精密静压支承部件及其在超精密加工机床的应用

超精密加工技术与装备在近年得到极大发展。超精密静压部件是超精密加工装备关键共性部件。以平面气体静压支承为例,介绍了静压支承基本工作原理。对超精密液体/气体静压主轴、导轨和转台的结构特点、技术特性、应用场合作了较全面的介绍;以典型超精密加工机床为例,介绍静精密静压主轴、导轨和转台在超精密加工机床中的应用。     

一种用于液体静压导轨的高精密液压站设计

液体静压导轨是精密超精密加工机床的重要功能单元,液压站是液体静压导轨正常工作的必要辅助单元。液体静压导轨要保持高的精度,液压站必须能够为静压导轨提供压力非常稳定的润滑油输入。设计一种用于液体静压导轨的高精密液压站,该液压站利用变频电机驱动精密齿轮泵供给润滑油,利用全闭环反馈调节装置控制润滑油的稳压输出。实际测量证明:该液压站的输出压力稳定精度可达±0.05%,应用于超精密机床上的液体静压导轨取得了良好的效果。     

基于频响函数的液体静压导轨结合部动态参数辨识研究

液体静压导轨作为精密机床的关键部件,其性能参数直接影响着机床的整机性能。应用单点激振、多点拾振的频响函数法获取液体静压导轨空间3个方向上的动态响应特性。采用一种改进的频率响应函数方法,编制了相应的辨识算法,对液体静压导轨的动态特性参数进行辨识,得到了液体静压导轨结合部导轨空间3个方向上的模态质量矩阵、刚度矩阵、黏性阻尼矩阵、结构阻尼矩阵。结果表明:导轨滑台垂直Z方向上刚度矩阵、黏性阻尼矩阵数量级随激振频率的增加而呈非线性增大,导轨进给X方向与Y方向动态参数受高频激振频率影响较小。     

导轨速度对静压导轨承载性能的影响

竖直液体静压导轨是纳米数控精密加工机床关键装备,机床静压导轨的运动速度不仅对零件加工精度有影响,也对导轨油膜承载性能有影响。因此确定机床导轨最佳工作速度就十分有必要。以纳米曲面磨床静压导轨油膜为例,通过Fluent流体仿真,对导轨运动速度与油膜最高压力、最低压力、油膜承载力定量的研究得到:在相对静止状态下,油腔压力场呈对称分布;导轨的运动速度增加,会产生油膜承载的不平衡性;验证了油膜负压对导轨承载性能影响很小,可以忽略;提出了纳米数控磨床的最佳静压导轨运动速度范围为0~0.1 m/s及0.3~0.5 m/s;在该工作速度范围内导轨的承载性能较好。研究结果为精密机床闭式静压导轨的工作参数选定提供了一定的依据。     

超精密静压导轨油膜支撑特性分析

当机床静压导轨滑块偏移时,油膜间隙厚度发生了改变,从而导致了机床静压导轨不同位置油膜的承载力和刚度均发生了变化。为了研究在不同供油压力下滑块的偏移量对静压导轨液膜承载力和刚度的影响,从流体仿真角度对超精密磨床静压导轨上起支撑作用的油膜进行分析,并对导轨滑块进行模态分析。首先对超精密机床进行建模并分别对其固体区域和流体区域进行网格划分;其次通过西门子旗下的STAR CCM+软件对静压导轨液膜进行了流体分析,得到供油压力和液膜厚度对油膜承载力,刚度特性的影响规律;最后将油膜的刚度数据在ANSYS Workbench中简化为弹簧并进行模态分析,通过模态分析对超精密机床液压导轨进行识别,可以更好的掌握机床导轨性能。     

精密机床负压吸附导轨的研究

介绍了负压吸附导轨的工作原理,针对精密机床开式静压方式工作过程中存在的漂移和运动不稳定问题,提出采用负压发生器与小孔节流流量控制器相结合的新型负压吸附静压支承技术,建立了负压吸附导轨计算模型,并对气膜刚度进行了分析计算,保证了精密机床开式静压导轨所需的气膜厚度和刚度。并将该技术应用到机床导轨中,应用表明:提高了机床运动稳定性及工件的加工精度。     

精密数控车床静压导轨的设计

介绍液体静压导轨应用于精密机床的优点,根据DLM系列精密数控车床的整体结构方案及其导轨的工况确定了静压导轨的结构方案；分析DLM系列精密数控车床的静压导轨受载情况,得到各油腔的支反力,并完成静压导轨各个参数的计算.     

镶装支承块式闭式静压导轨及阻尼

精密机床导轨的运动精度是直接保持精加工机床工作精度的主要环节之一。采用静压导轨可以减少摩擦阻力提高传动效率,导轨表面无磨损可以长期保持精度,而且运动平稳能实现低速无爬行缓进给。但是一般静压导轨的油腔直接在各导轨表面作出,势必提高了整个导     

超精密定位工作台静压导轨静态特性及流场仿真分析

研究超精密液体静压定位工作台中的液体静压导轨静态特性问题。根据流体润滑理论及雷诺方程,构建了导轨油膜压力的数学物理模型,运用有限元方法求解静压导轨的各项静态特性参数,如导轨的承载能力、静刚度、流量等。运用三维造型软件Solid Works和CFD软件FLUENT,从结构三维造型设计和内部三维流动综合分析液体静压导轨,获得油膜压力的分布云图、曲线和油腔液压油流速分布云图,并分析不同结构设计参数和环境参数对液体静压导轨静态特性的影响。本文研究将对实际的静压导轨系统设计具有指导意义。     

在龙门刨上周边磨削机床导轨的装置及方法

周边磨削机床导轨工艺是一条经济实用的途径。它使用了静压磨头装在龙门刨床上对机床导轨进行加工,精度及表面粗糙度达到精密导轨的要求。本工艺的关键除使用静压周边磨削装置外,还在于调整母机精度时引入一个修正系数,并选择适当的磨削规范。     

三轴超精密单点金刚石车床SGDT350研制

文章介绍了基于静压支承技术自主研制的三轴超精密单点金刚石车床SGDT350。机床采用模块化设计,构建了开放式控制体系,成功实现了机床的高精度运动。经实测机床主轴回转跳动≤50nm,导轨直线度允差≤0.3μm/250mm,加工φ75mm口径SR250mm铝合金凸球面面形PV值达0.24μm,表面粗糙度Sa值达3.5nm,表明了机床具有较好的运动精度和加工性能。     

液体静压轴承在正弦负载下的动刚度——液体静压轴承动态特性试验研究之二

前言随着我国精密机床、精密机械尤其大型精密机床、机械的迅速发展,作为精密支承的液体静压轴承、静压导轨,获得日益广泛的应用。为了对这项新技术的基本性能有一个完整的了解,以便于正确合理的应用,前几年,在研究所、工厂、高等院校共同努力下,对静压轴承的静态性能作了较多的试验研究,并提供了静压轴承合理的参数和设计计算方法。对静压轴承的动态性能试验,根据精密机床、精密机械的需要,我所于72年     

脆性材料磨粒加工的纳米尺度去除机理

以共价键或离子键结合的脆性单晶、多晶和光学玻璃是能源、通信、交通和医疗领域新兴微电子和光电器件的核心材料。为满足高性能器件的制造需求,脆性材料通常需要经过磨削、研磨、抛光等超精密磨粒加工,获得具有原子级光滑的表面、近无损伤的亚表面和微米甚至纳米级的加工精度。优化磨粒加工工艺不仅可以有效地提高加工效率,降低制造成本,还能够延长脆性材料元器件的服役寿命,但开发高效率、低损伤超精密磨粒加工技术需深入理解脆性材料纳米尺度的去除机理。本文基于划擦力学原理,揭示脆性材料纳米尺度磨粒加工去除的本质,阐明磨粒加工过程中脆性材料脆性–塑性转变去除的基本原理,概述单磨粒纳米划擦脆性材料的形变和去除机制,以及磨粒加工过程中脆性材料的去除机理及材料微观结构对其局部变形及后续去除的影响规律,提出实现脆性材料高效延性加工的控制策略,有助于推动脆性材料超精密磨粒加工技术的进一步发展。      

新型铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的研究

导轨部件通常是整个机床刚度链中的最薄弱环节之一,因此导轨的力学性能直接影响机床整机的动态性能。提出了一种基于铁基多孔含油材料结合面的滑块型滑动导轨,分析了多孔含油材料结合面的刚度和阻尼特性;设计了多孔含油材料滑块型滑动导轨的一种矩形截面导轨形式,并对其润滑与低速平稳性进行了分析和实验验证;分析了所设计滑动导轨的导向精度,提出了滑块型滑动导轨设计时滑块跨度的设计原则。同滚动导轨相比,结果表明:该类型导轨具有高刚度、大阻尼和自润滑的特点,适合应用在中、较重负荷精密机床。     

基于MATLAB的静压导轨直线度最小二乘法误差分析

静压导轨是超精密五轴机床的核心零部件,导轨运动的直线度误差会直接反映在加工零件上,影响产品的互换性和产品精度。直线度是机床精度的重要指标之一,在导轨安装过程中要对导轨的直线度进行测量,因此直线度误差分析及算法研究非常重要。利用MATLAB对采集的离散数据进行可视化分析,既保证了运算的正确性,又提供了非常直观的导轨形貌观察图形。     

ELID磨削工艺参数优化对光学玻璃表面质量影响的试验研究

在线电解砂轮修整(ELID)磨削技术是一项新的、高效的磨削方法,它有效地实现了许多难加工材料的超精密加工和高效加工.本文针对光学玻璃的特性,将ELID磨削方法应用于光学玻璃的精密加工,通过实验研究了ELID磨削中工艺参数对加工表面的影响规律,找到了在一定条件下优化的工艺参数.     

一种超精密大行程导轨直线度检测新方法

导轨直线度是超精密加工与检测机床最重要的基本几何误差之一,对机床性能影响很大。通过分析导轨直线度测量方法的研究现状,指出各测量方法在超精密大行程导轨直线度测量中的不足,提出一种导轨直线度检测的新方法,即采用加工和保存相对容易的短基准平尺进行拼接重构,采用最小二乘处理各段数据,获得大行程导轨全频段直线度数据。并通过实验验证:用此拼接方法所得导轨直线度与用基准长平尺测量的导轨直线度形状一致,数值基本相同。因此,采用此种方法可实现米级导轨直线度准确测量,并可实现导轨直线度误差补偿控制,将有效提升机床的精度水平。     

重型数控龙门机床静压导轨承载能力研究

静压导轨是重型数控龙门机床的关键组成部分,用于支持整个机床的重量,并沿工作台平稳地移动。因此,导轨油膜对机床的承载能力和加工精度起着重要作用。通过三维CFD仿真对无摩擦条件下的重型数控龙门机床静压导轨油膜的承载能力、流场压力和速度特性进行了分析,并通过对比实验数据对仿真结果进行验证。为满足工程设计要求,采用简化的理论模型分析油膜的承载能力。通过实验数据,验证了简化模型的准确度及可靠性,从而为重型龙门数控机床滑动导轨的油垫设计的理论计算提供了方法。     

精密导轨研磨抛光机设计

以精密导轨研磨抛光机为研究对象,针对Al2O3陶瓷导轨的特性、导轨加工机床结构特点和机床加工、装调难度,对精密导轨研磨抛光机进行了总体设计。以ANSYS静力学分析和模态分析为依据,对机床主体结构、主轴结构等进行了设计。最后,利用研制的精密导轨研磨抛光机对Al_2O_3陶瓷导轨进行试件加工,利用Zygo平面干涉仪检测面形,最终面形精度PV值0.63λ(λ=632.8nm),具有很高的精度。     

高分子导轨复合材料在导轨维修中的应用

１维修的对象机床导轨主要有两大类：滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨按其表面摩擦形式又可分为液体静压导轨、液体动压导轨、混合摩擦导轨和边界摩擦导轨。其中，液体动压摩擦、混合摩擦和边界摩擦的表面摩擦形式，在实际应用中随着导轨的相对运动速度、表面质量和润滑体粘...