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。     

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。     

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。     

立式双立柱数控工作台的安装工艺设计

数控双立柱车床主轴安装高精度双列短圆柱滚子轴承以保证工作台径向跳动,主轴上部装有大承载推力轴承,用于卸去工作台一部分重力,保证工作台端面跳动。主轴调整的好坏直接关系到机床加工精度。工作台一般采用静压导轨结构,为了保证工作台静压导轨的精度和油膜刚度,要求工作台静压导轨油膜间隙控制在0.03~0.04 mm内,使工作台和工作台底座有良好的接触,才能保证工作台静压导轨的正常使用。主轴精度及工作台和工作台底座配合精度的调整,对机床工作精度起着决定性的作用。立式双立柱车床精度的调整,重点在机床主轴精度调整方面。阐述主轴轴承间隙调整和卸荷垫调整方法。按此方法调整装配能有效保证工作台的工作精度。     

面向自适应控制的油膜厚度动力学建模与分析

实现数控机床自适应控制的前提条件是有相关的动力学模型。建立带有载荷、温度等非线性因素的油膜厚度动力学模型是实现重型精密数控机床垂直位移自适应控制的关键。针对没有适用于静压导轨油膜厚度的自适应控制模型,基于Navier-Stokes方程,提出了静压导轨油膜厚度的非线性动力学模型及其简化模型,两者都可用于自适应控制。该模型能体现导轨承受负载变化与油膜厚度变化关系,并包含油膜厚度变化的速度和加速度项,适用于精密液体静压数控设备。经过Simulink tools工具仿真模拟,精度达到10~(-4)的数量级,验证了非线性模型和近似模型的准确性。     

直线电机驱动的开式静压导轨的设计

介绍开式液体静压导轨的优缺点,分析开式静压导轨易漂移的原因;通过引进直线电机,进一步调节静压导轨油膜厚度、提高油膜刚度,可防止导轨出现"漂移"或颠覆现象。同时通过解析法和有限元分析法计算导轨的受力情况,以提高设计的可行性。     

液体静压导轨支承油膜的有限元分析

介绍了液体静压导轨支承的设计,并对其油膜压力分布进行了研究.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,提出了运用有限元法进行油膜刚度及导轨承载能力的分析与计算方法.借助非线性有限元软件Marc对一个应用实例进行了分析与计算,得到油膜压力的分布云图和曲线,求解出了油膜刚度和导轨的承载能力.计算结果表明,该方法计算结果精确,可以满足设计要求.     

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。     

精冲机静压导轨的油膜刚度设计及控制

根据精冲机滑块的高精度导向要求,选择精冲液压机滑块导向形式为静压导轨结构,设计精冲液压机滑块导向机构,由左右2副对称导轨组成,每副导轨又各设置2个主油垫和2个副油垫,以此增加油膜的强度和刚度,并计算静压导轨承载能力及油膜刚度,研究静压导轨油膜厚度控制方式。     

六米龙门刨磨床液体静压导轨导油装置

我厂的六米龙门刨磨床原为动压导轨,润滑油是打入床身导轨的。现改为静压导轨,静压油腔开在工作台导轨上。工作台是运动部件,而油泵站是在地基上不动的,因此,如何输送压力油的问题就是龙门刨磨床改装为静压导轨的一个首先遇到的问题。我们考虑了现有的几种办法:在床身上设置贮油槽对于新设计的机床是适用的,但对改装机床则由于空间不够,结构处理也有许多困难;履带式输油只适用于低速运行的机床,我们的机床是磨削、刨削两用的,刨削时工作台速度很快,履带工作不可靠。     

基于ANSYS-FLUENT的高精密液体静压径向轴承动静态特性研究

以液体静压轴承为支撑的电主轴是高精密数控机床的一个最为关键的组成部件。静压轴承润滑油膜的压力分布、刚度和温度场的分布直接影响数控机床的加工精度。基于液体静压技术理论,对轴承的流量、静压腔压力和刚度进行数值计算。基于ANSYS-FLUENT联合仿真平台,以液体静压径向轴承的润滑油膜为研究对象,对其压力场、流场和温度场分布等进行了静态和瞬态的研究,仿真结果与数值计算结果取得了很好的一致性。分析表明,静压腔内的润滑油的压力和温度分布不会因为主轴的转速变化而发生明显的变化,而周向封油边和轴向封油边是压力和温度变化的敏感位置。     

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。     

基于田口法与遗传算法相结合的液静压导轨优化设计

针对一般的液静压导轨油腔单一进油孔造成压力分布不均匀,承载力、刚性和阻尼性能低的问题,对液静压导轨进行优化设计。建立液静压导轨的数学模型并获得导轨设计参数,挑选影响导轨性能的关键参数并建立优化性能指标的函数,结合遗传算法、田口法和灰色关联分析法寻求承载力、刚性、阻尼性最优的导轨设计参数组合。模拟和实验结果证明了该设计的可行性和有效性。     

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。     

机床直线导轨的单元化及发展

导轨副是机床系统的重要组件,其质量是影响机床加工精度、运行效率和运动平稳性的直接因素。机床制造的专业化、机床结构的模块化都促进着机床导轨的独立化和单元化。介绍了机床直线导轨脱离机床床身形成独立单元体的过程,列出了3种典型的导轨单元,分别介绍了其结构特点及应用场合,总结了目前导轨单元的研究情况,并对机床直线导轨单元的未来发展进行了展望。     

精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究

针对精密数控机床对导轨精度的要求,设计一种基于薄膜反馈节流器的闭式静压导轨系统,并根据无穷大刚度原则计算了导轨的结构参数。利用三维软件SolidWorks建立静压导轨油腔的三维模型,导入流体力学软件FLUENT的前处理器Gambit进行网格划分;在设定一定进口压力条件下,给定导轨在静止状态和移动状态下的静压腔流场与温度场的变化规律。通过FLUENT的数值分析得到:在相对静止状态下,静压腔的流场成对称分布;相对速度变大时,静压腔流场在边缘区域压力成不规则的下降,温度在此区域急剧上升,容易出现"气穴"现象,致使油液发热,从而导致导轨运动精度降低。     

大型回转工作台导轨油膜厚度控制方法研究

静压回转工作台导轨油膜厚度随载荷、切削力、油温、黏度等时变工况因素的变化而改变,导致其厚度偏离目标值,影响工作台回转精度。研究油膜厚度的调节方法,对保证零件加工精度具有很重要的工程实际意义。针对变频调速供油的静压回转工作台,分析油膜厚度形成原理及特性,采用工况系数法和3次插值法分别建立了2种油膜厚度控制模型,建模时综合考虑工作台结构尺寸、外载荷及油液黏度等参数的影响。采用米依DT3300电涡流传感器测量系统与Siemens 840DSL数控系统,搭建了油膜厚度检测与调节综合实验平台,通过?2 500 mm静压工作台变载荷实验,验证了两种控制模型对不同载荷下油膜厚度调节的合理性和可靠性,为静压工作台油膜厚度的研究提供了参考。     

低速大扭矩曲轴连杆式乳化液马达静压支撑优化设计

针对以乳化液为工作介质的曲轴连杆式低速大扭矩马达静压支撑结构,采用优化设计的方法,以最佳乳化液膜厚度、承载能力、乳化液膜刚度为优化目标,以静压支撑的结构参数和压降系数、阻尼管直径和长度、负载压力为设计变量。综合考虑加工难度和马达的功能要求,得到优化结果:阻尼管的直径为0.4 mm、长度为40 mm、静压支撑的压降系数为0.85、最佳乳化液膜厚度为2μm。设计了满足功能要求的马达静压支撑结构。