一种新型精密加工机床

采用静压主轴、静压导轨、气浮轴承等高新技术,对菲涅尔透镜模具进行精密加工.     

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。导轨参数的正确计算,将有助于提高闭式静压导轨在运行中的综合性能。     

永磁同步直线电机推力波动试验台设计与分析

在目前永磁同步直线电机推力波动性能测试试验台的研究中,存在着导轨和加载形式单一的问题,因此设计了一种将无杠气缸作为加载形式,以PMSLM驱动气浮导轨进行推力波动性能测试的试验台。该推力波动性能测试试验台运用气体润滑技术使得组件沿着气浮导轨移动保证了运行的直线精度。对该试验台的整体结构进行了设计和论证,结果表明:导轨面的最大变形量在0.97～1.13μm之间,气浮导轨的最大应变是1.44×10~(-5),气浮导轨的最大应力为2.96 MPa,说明其具有机械精度高、运动直线度高、安装维护容易等特点,能够达到预期的设计目的。     

基于参数化CAE流程下提高曲面气浮承载能力方法的研究

气浮轴承的流场结构具有极大的长径比,通常与轴承直径之间相差四个数量级以上,气浮轴承的仿真运算变得十分困难。通过对气体轴承传统模型功用利弊的分析,提出了曲面式气浮轴承,并建立了数值仿真模型,用以分析曲面式气浮轴承与跨立式气浮轴承的承载特性。借助FLUENT与DX模块的参数化设计功能,对该类问题的数值模拟精度提出了解决方案。借用以上方法,求得了该尺寸下具有数值稳定性的离散化模型文件,并应用该文件对曲面气浮轴承进行了仿真研究。结果表明:新式网格无关性数值模拟实验有助于提高数值模拟的计算精度,曲面气浮支撑结构比较比跨立式气浮支撑结构具有更紧凑的承载特性。     

封油边对闭式液体静压导轨动静态特性的影响（英文）

油腔的封油边对闭式液体静压导轨的性能有着重要的影响。以调速阀调节下的闭式静压导轨为研究对象,推导了导轨的动、静态性能与矩形油腔封油边之间的数学表达式,绘制了不同宽度封油边下的导轨性能指标的变化情况。结果发现:在保证封油边不被机床自重压溃的前提下,封油边越窄,导轨的动、静态性能越好,并确定了封油边宽度的最佳范围。所做的研究定量地分析封油边对导轨动、静态性能的影响,为工程实际中合理设计油腔提供一定的参考依据。     

封油边对闭式液体静压导轨动静态特性的影响

油腔的封油边对闭式液体静压导轨的性能有着重要的影响。以调速阀调节下的闭式静压导轨为研究对象,推导了导轨的动、静态性能与矩形油腔封油边之间的数学表达式,绘制了不同宽度封油边下的导轨性能指标的变化情况。结果发现:在保证封油边不被机床自重压溃的前提下,封油边越窄,导轨的动、静态性能越好,并确定了封油边宽度的最佳范围。所做的研究定量地分析封油边对导轨动、静态性能的影响,为工程实际中合理设计油腔提供一定的参考依据。     

基于参数化CAE流程的曲面气浮轴承流场的研究

气浮技术的典型应用跨立式气浮支撑技术由径向止推轴承和轴向轴承组成。该形式便于加工但组装缝隙会被承载力以杠杆效应放大,导致结构失稳或重启后精度丧失。通过对气体轴承传统模型功用利弊的分析,提出了曲面式气浮轴承,并建立了数值仿真模型,用以分析曲面式气浮轴承与跨立式气浮轴承的承载特性。借助FLUENT与DX模块的参数化设计功能,对该类问题的数值模拟精度提出了解决方案。借用以上方法,求得了该尺寸下具有数值稳定性的离散化模型文件,并应用该文件对曲面气浮轴承进行了仿真研究。结果表明:新式网格无关性数值模拟实验有助于提高数值模拟的计算精度,曲面气浮轴承比较与跨立式气浮轴承具有结构紧凑承载稳定等优点。     

磨床主轴静压轴承的改进设计

我厂从国内某机床厂购回一台导轨磨床，该机床自使用以来，精度逐年下降，而且磨完工件后，在全长上布满明显的波纹，和生产厂家联系，也无较好解决办法。该机床轴承是一种静压轴承，我们分析，可能是轴承刚度太低和阻尼不合理。我厂车床导轨采用镇钢导轨，硬度较高，磨削后出现明显的波纹，这是不允许的。广州机床研究所对静压技术有较深研究、因此，我们参照该所推荐的设计资料进行优化设计。1任向轴承设计（l）轴承参数轴承直径Db＝100（nun）；轴承长度Lb二11（nun）；轴向封油边长度L二10（un）；回油槽宽度取4（m）；四周方向封池边…     

气浮导轨解耦结构振动传递特性分析

三轴振动激励器各轴分别设置的气浮导轨解耦结构不仅要对非轴向运动实现润滑导向,还需将自身轴的运动传递到三轴运动平台(输出振动激励信号)。为提高振动传递精度,基于解耦结构的单轴等效模型,探究气浮导轨的轴向振动传递特性与自身工作参数的关系;基于对局部多孔质气浮导轨气膜压力、承载力及刚度等特性的计算及仿真分析,得到其结构和工作参数变化对振动传递率的影响规律,进而实现解耦结构的优化设计,提高三轴振动激励信号的解耦精度。     

具有自适应控制供油系统的液体静压轴承

提高切削用量、广泛地运用程序控制和转化到“无人工艺操作”对机床的轴承和导轨都提出新的要求。这些要求是固定的轴承状态检测和自动优选它们的动作规范;实现这些要求能够提高设备的质量和可靠性。我们以有节流器供油系统的液体静压闭式轴承为例,说明在这方面进行工作的必要性。阻碍它们更加广泛应用的根本缺点是,节流器阻塞的可能性;供油系统状态检测的复杂性;运行特性(其中有油膜刚度)对节流比m=p_h/p_H的依赖性(p_k-轴承的油腔压力;p_H-供     

精密数控车床静压导轨性能仿真研究

静压导轨的静态性能会直接影响精密机床的精度,需要在设计阶段考虑各个设计参数对其静态性能的影响,以保证设计符合要求.根据流体力学以及闭式静压导轨的受力特点推导出油腔内部的压力计算公式;结合节流器特征方程建立承载能力与刚度分析方程,得到简化模型;利用Matlab仿真分析导轨及节流器设计参数对静压导轨静态性能的影响,得到各设计参数的最优取值.     

高精密定位平台驱动波纹管迟滞的建模与验证

为了提高精密定位平台的精度和行程,设计了一种新型的气动伺服定位平台。以金属波纹管为独立执行机构,采用有限元法设计了气浮导轨。以气浮导轨支撑,研究无摩擦条件下的较大行程的精密控制。对波纹管的机械特性进行分析,结合实验数据形成的迟滞初载曲线,进行参数辨识,确定基本迟滞算子的阈值和权值,建立了基于PI模型的系统迟滞模型,并对模型进行了验证。结合建立的系统迟滞模型,采用变化速率为0.5 V/s和5 V/s的锯齿波进行实验,结果表明:系统的迟滞模型输出很好地逼近了系统输出;开环情况下,实际逼近误差慢速信号输入逼近小于10%m,快速信号输入逼近小于20%m,其性能上能够满足高精密定位平台的精度要求。     

基于静压气浮导轨的测量仪工作台的研制

高精度移动测量是测量仪中关键性技术,基于静压气浮导轨的工作台在测量领域得到广泛应用。介绍静压气浮导轨的设计方法,对承载能力及气膜刚度进行分析,推导出相应的计算公式,研制出能满足移动精度要求的静压气浮导轨工作台。     

均压槽气体静压轴承承载性能研究

为提高气体静压轴承的承载能力,基于超精密微小型机床的气浮导轨模型,在其气体静压轴承顶部的工作面设计直线形、双弧形和X形三种均压槽结构。建立轴承气膜的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,通过仿真计算得到轴承气膜的压力分布以及轴承的气体质量流量。综合考虑轴承顶部和底部两部分气膜对承载性能的作用,得出轴承的承载力W、刚度K和气体质量流量M,从而确定直线形均压槽轴承具有最佳的承载性能。继而分析直线形均压槽的宽度、深度和节流孔的个数对轴承承载性能的影响规律,得到了优化的均压槽结构。通过分析得出以下结论:设计均压槽可以有效提高轴承的承载能力,但增加了轴承的耗气量;适当增加均压槽深度可以提高轴承的承载力和刚度;增加节流孔的个数可以增大轴承承载力,但会使轴承的刚度降低。     

小型精密空气静压轴承的研制

基于精密空气静压轴承是超精密加工设备、精密测试仪器等尖端产品中回转运动的核心部件,研制了径向气浮轴系和带止推板小型气浮轴系的空气静压轴承,分析了轴承的承载能力和装配工艺,解决了在保证高精度的前提下保持良好制造工艺性的难题。实际使用表明,它性能稳定、精度高、适应性好,有一定的推广价值。     

基于分子碰撞理论的静压导轨气膜内部微振动现象的分析

静压导轨气膜微振动已经成为制约气浮支撑发展的重大问题。为证实气膜内部的微振动本质是高压气体在流动过程中与支撑底面、节流器壁面和气浮块壁面发生碰撞,导致气膜区域内表面受到变化的冲量,形成不规律的水平和垂直方向冲击力,使得气浮块发生基于系统固有频率及其倍频的微振动。通过理论分析,建立描述气膜支撑区动力学特性的振动模型,并进行了仿真分析和实验对比验证,证实了气膜内部微振动的形成机制。分析结果表明:有气腔与无气腔的节流方式都会产生气膜微振动;进气孔直径相同情况下,有气腔节流方式下的振动大于无气腔节流方式下的振动;振动峰值的频率点基本一致,其频域曲线所显示的振动规律也基本相同。     

精密导轨用气体轴承微米形状静压面特性研究

精密加工装备或测量仪器要求导轨具有高刚度高精度特性。文章提出了基于气体轴承静压面微米形状的刚度提升方法,研究分析多孔质气体轴承微米形状的结构原理及类型,采用母线多线法和同心圆法测量圆柱型气体轴承静压面,并评估其曲面不规则度或同心度偏差,以减少加工误差对静压槽形对气膜静态特性的影响;通过SolidWorks内嵌插件对气体轴承加载力进行仿真分析,为气体轴承微米形状静压面静态特性的槽型深度提供试验参数依据;最后对比分析了0.1～0.5 MPa气体压力对平面气膜在承载载荷力、静态刚度、气体流量等特性影响,当凹面槽深h_1=1μm即该值接近受承载力变形量时,气体轴承刚度较好且气体流量较低;当微米形状为凸面时,气体轴承静压面特性表现较差,为精密导轨工程应用高刚度高精度气体静压轴承设计提供参考依据。     

基于PM流量控制器的开式液体静压导轨动态特性分析(英文)

液体静压导轨系统实质是非线性系统,在分析其动态特性时通常被简化为线性系统,然而目前还未见关于对线性化导致的误差进行研究的文献。以PM控制器调节下的开式静压导轨为对象,推导了导轨关于压力、流量的非线性微分方程组。一方面,对导轨支承系统进行线性化处理,利用Laplace变换的方法获得了系统的传递函数,并绘制了系统的阶跃响应和脉冲响应曲线。另一方面,利用Simulink工具箱搭建了非线性系统的框图,并绘制了系统的阶跃响应和脉冲响应曲线。对比2种方法得到的响应曲线,线性化的系统与原系统的响应曲线差别很小,精度能够满足正常的工程需要,表明线性化处理对于PM控制器调节下的开式静压导轨是可行的。因此对静压导轨进行了动态性能分析,绘制了幅频、相频、动刚度曲线图。所做研究为线性化处理使用PM控制器的开式静压支承系统提供了理论依据,为工程实际提供了参考。     

滚柱直线导轨副结合面参数识别与数值模拟

导轨副结合面静、动态特性对于机床整机性能有着显著的影响,导轨副结合面参数准确识别是机床整机性能预测的基础。国内现有导轨副设计方法落后,严重制约了机床功能部件及整机制造行业的发展。建立一种实用的滚柱直线导轨副动力学建模方法,采用有限元法对导轨副的自由和约束模态进行分析研究,并分别进行了实物模态特性测试,最后将仿真分析结果和实验测试结果进行对比。结果表明:仿真计算结果与试验结果的误差在8%以内,所建立的滚柱直线导轨副动力学模型具有较高的精度,可用于导轨副乃至机床整机特性预测。     

液晶玻璃光学检测仪器气浮板研究设计

为了比较通孔阵列不同排布方式对气膜压力、速度分布的影响,运用气体润滑理论以及空气静压轴承设计的相关理论,对毛细管节流模型进行理论分析,得到液晶玻璃气浮流场压力的计算公式。基于毛细管节流的平面静压气体支承的对称性,利用Gambit建立均匀和非均匀毛细管阵列气浮轴承的三维模型和划分网格,利用Fluent进行数值仿真,得到气膜的压力分布。在气浮系统其他几何参数不变的情况下,分析比较均匀和非均匀毛细管阵列以及供气压力对气浮支承静态特性的影响,结果得出均匀毛细管阵列静态特性更优,从而根据研究结果设计出均匀毛细管阵列的液晶玻璃光学检测仪器的气浮支承平台。