超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和靜動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分，它直接影響著國(guó)防水平和民用加工技術(shù)的發(fā)展，幾十年來(lái)，各工業(yè)強(qiáng)國(guó)都在超精密加工領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，并取得了巨大的成就。超精密機(jī)床是超精密加工的重要手段，轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)是確保機(jī)床加工質(zhì)量的核心裝備之一，因此對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)部件研究具有重大的意義。
　　根據(jù)課題中轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的具體要求，選擇閉式氣體靜壓軸承作為支撐部件，將重點(diǎn)放在了支撐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。研究了氣浮軸承的原理，確定了小孔節(jié)流的結(jié)構(gòu)形式，軸承

2、布局為徑向軸承和雙向止推軸承結(jié)合的方式。利用表壓比法設(shè)計(jì)了軸承的詳細(xì)尺寸，通過(guò)工程計(jì)算，得到了轉(zhuǎn)臺(tái)在一定工作壓強(qiáng)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(tái)的控制精度，采用UMAC控制器、線性驅(qū)動(dòng)器、直流無(wú)刷力矩電機(jī)和圓光柵組成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　根據(jù)氣體潤(rùn)滑軸承的基本原理，建立了轉(zhuǎn)臺(tái)止推軸承在柱坐標(biāo)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(qiáng)對(duì)止推軸承靜態(tài)特性的影響規(guī)律，并對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)

3、的靜態(tài)剛度進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量的結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。
　　利用 WORKBENCH對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析，得出其各階固有頻率和模態(tài)振型，結(jié)果表明轉(zhuǎn)臺(tái)在正常轉(zhuǎn)速下不會(huì)引起諧振，同時(shí)也采用高精度回轉(zhuǎn)誤差分析儀對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明轉(zhuǎn)臺(tái)的軸向誤差比較小，徑向誤差稍大，針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)措施。
　　基于 UMAC和驅(qū)動(dòng)器完成了控制系統(tǒng)搭建，在搭建的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)