超精密氣浮轉(zhuǎn)臺的設計和靜動態(tài)特性分析.pdf

1、超精密加工技術是現(xiàn)代制造技術的重要組成部分，它直接影響著國防水平和民用加工技術的發(fā)展，幾十年來，各工業(yè)強國都在超精密加工領域進行了深入的研究，并取得了巨大的成就。超精密機床是超精密加工的重要手段，轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)是確保機床加工質(zhì)量的核心裝備之一，因此對轉(zhuǎn)臺部件研究具有重大的意義。
　　根據(jù)課題中轉(zhuǎn)臺設計的具體要求，選擇閉式氣體靜壓軸承作為支撐部件，將重點放在了支撐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設計上。研究了氣浮軸承的原理，確定了小孔節(jié)流的結構形式，軸承

2、布局為徑向軸承和雙向止推軸承結合的方式。利用表壓比法設計了軸承的詳細尺寸，通過工程計算，得到了轉(zhuǎn)臺在一定工作壓強下的承載力、靜剛度和耗氣量等性能參數(shù)。為了提高轉(zhuǎn)臺的控制精度，采用UMAC控制器、線性驅(qū)動器、直流無刷力矩電機和圓光柵組成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　根據(jù)氣體潤滑軸承的基本原理，建立了轉(zhuǎn)臺止推軸承在柱坐標下的Reynolds方程，利用Fluent有限元分析軟件，研究了氣膜平均厚度和供氣壓強對止推軸承靜態(tài)特性的影響規(guī)律，并對轉(zhuǎn)臺

3、的靜態(tài)剛度進行測量，將測量的結果與理論計算結果和仿真結果進行比較，驗證了轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)設計的合理性。
　　利用 WORKBENCH對轉(zhuǎn)臺進行模態(tài)分析，得出其各階固有頻率和模態(tài)振型，結果表明轉(zhuǎn)臺在正常轉(zhuǎn)速下不會引起諧振，同時也采用高精度回轉(zhuǎn)誤差分析儀對轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)精度進行了測試，結果表明轉(zhuǎn)臺的軸向誤差比較小，徑向誤差稍大，針對轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)誤差進行了分析并提出了改進措施。
　　基于 UMAC和驅(qū)動器完成了控制系統(tǒng)搭建，在搭建的控制系統(tǒng)基礎