超精密液体静压B轴转台设计及静动态特性分析
发布时间：2021-02-06 08:03
随着高新技术的发展,超精密加工技术和机床已越来越广泛地应用于国防工业和高端民用产业。利用了流体静压支撑原理和电机直驱技术的液体静压转台具有承载能力大和运动精度高等优点,其非常适用于超精密加工和检测设备。作为超精密机床的重要部件,液体静压转台的性能对于机床的精度和稳定性有着极其重要的影响,分析静压转台的静态和动态特性并设计制造出高刚度和高回转精度的静压转台具有十分重要的意义。本文首先根据液体静压转台的设计指标,完成了静压转台的结构配置和伺服系统的方案设计。编写了计算液体静压轴承承载力和刚度的软件,并利用软件确定了转台止推轴承和径向轴承的结构尺寸参数。根据粘性流体剪切力公式计算静压轴承的内摩擦力矩和平均温升,利用静力仿真初步确定转台的幅板尺寸,并完成静压转台装配体结构的三维模型。利用顺序耦合法和Workbench软件对静压转台的止推轴承和径向轴承进行流固耦合仿真。利用ICEM和Fluent软件实现静压轴承液压油流场的结构性网格划分和稳态分析;将流场的仿真结果导入Mechanical静力分析模块,得到了轴承结构在流场压力作用下的变形,并分析计算了结构变形后的轴承间隙和静压转台刚度的变化量。仿...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国LODTM光学金刚石车床[5]
密和超精密加工技术是国家先进制造业的基础，无论是在精密半导体集成电路和光学零件等高端的民用产业[1]，还是航空航天、先进武器装备和大型天文望远镜等代表国家硬实力的国防工业领域[2,3]，超精密加工技术在这些产业的发展中均有着举足轻重的作用。在国际竞争日益激烈的今天，先进制造和超精密加工技术决定着国家制造业的实力和科技竞争力，是国防安全和国民经济发展的重要基石，许多国家都将其作为大力发展的关键技术。超精密机床是完成超精密加工的物质基础和重要载体，它对于被加工零件的精度和质量有着严重的影响[4]。美国、英国和日本等发达国家从上世纪六十年代就已经开始研究超精密加工技术和机床，图 1-1 即为上世纪八十年代美国研制的最高加工精度可达 28nm 的大型超精密金刚石车床[5]，时至今日，该机床的加工精度仍处于世界一流的水平。我国对于超精密加工理论的研究和超精密机床的研制始于本世纪初。目前，哈尔滨工业大学、北京机床研究所和国防科技大学等高校和科研单位已取得了较为丰硕的研究成果[6]。图 1-2 展示了哈尔滨工业大学自主研制的大型超精密加工机床[7]，此机床能够加工直径为 1200mm 的非球面光学零件，并可以实现优于 1μm的加工精度。
及其基础部件作为大力发展的关键技术之一。滑支撑理论的发展以及高精度的直驱式电机和角术的发展已经非常成熟并广泛地应用于超精密加了液体静压支撑原理和静压轴承技术，在工作状的转子与定子完全分隔开，避免了二者之间的机力小、无低速爬行现象、承载力和刚度高等优点还具有误差均化的作用，能够提高静压转台的回由于采用电机直接驱动的传动方案，使得静压差干扰，并显著地提高了系统的刚性和响应时间了一台多轴运动的超精密机床及其运动控制链台作为精密和超精密机床的重要部件，控制着被定位，对于超精密机床的加工精度、运动误差和。因此，在设计超精密机床的过程中，分析静压对机床加工精度的影响是非常必要的，国内外的液体静压支撑和节流理论以及影响静压转台工具有高刚度和高精度等更高性能的静压转台。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Yb∶LuScO3晶体的超精密光学加工及其激光性能[J]. 沈冯峰,徐学科,高文兰,于浩海,张龙,邵建达. 光学精密工程. 2018(10)
[2]超精密液体静压回转工作台研制[J]. 胡秋,汪俊文,袁南南,王宝瑞. 制造技术与机床. 2018(04)
[3]单晶蓝宝石高效超精密加工技术研究[J]. 何艳,苑泽伟,王坤,李树荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(02)
[4]考虑离心力的定量式扇形静压转台承载力建模[J]. 刘志峰,浑连明,殷亚文,王建华,罗宗兰,董湘敏. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[5]Thermal and tilt effects on bearing characteristics of hydrostatic oil pad in rotary table[J]. 刘志峰,湛承鹏,程强,赵永胜,李小燕,王义达. Journal of Hydrodynamics. 2016(04)
[6]力矩电机直驱内反馈闭式静压转台设计[J]. 潘高星,陈永亮. 液压与气动. 2016(07)
[7]小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究[J]. 孟曙光,熊万里,王少力,吕浪,郑良钢. 机械工程学报. 2015(22)
[8]力矩电机直驱静压数控转台动态性能研究[J]. 叶道鑫,洪荣晶,吴承云. 组合机床与自动化加工技术. 2015(10)
[9]拼接式编码器测角误差分析及试验[J]. 黄龙,潘年,马文礼,黄金龙. 中国光学. 2015(03)
[10]偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法[J]. 王少力,熊万里,桂林,薛敬宇,符马力,吕浪. 机械工程学报. 2014(23)
博士论文
[1]大型重载液体静压转台承载特性及流固热耦合规律研究[D]. 王少力.湖南大学 2016
[2]超精密机床自补偿液体静压轴承设计与特性研究[D]. 佐晓波.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]重型数控静压转台热变形控制技术研究[D]. 贾臻杰.电子科技大学 2018
[2]精密静压转台关键部件设计及试验研究[D]. 张健.西安理工大学 2017
[3]超精密铣研复合加工系统设计及其实验研究[D]. 薛家岱.哈尔滨工业大学 2017
[4]机床主轴静压轴承刚度影响因素分析与结构优化[D]. 陈卉.上海交通大学 2015
[5]基于流固耦合方法的气浮轴承刚度优化设计与实验[D]. 吴斌.哈尔滨工业大学 2013
[6]大径高比超精密液体静压转台的设计与分析[D]. 吴九达.哈尔滨工业大学 2013
[7]液体静压支承系统油腔工作性能研究[D]. 张成印.北京工业大学 2011
[8]圆弧刃金刚石刀具刃磨机摆轴控制系统设计[D]. 徐战波.哈尔滨工业大学 2010
[9]超精密主轴回转精度测试研究[D]. 刘敏.哈尔滨工业大学 2007
[10]大型超精密机床液压轴系幅板结构优化设计[D]. 庞占东.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3020434
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国LODTM光学金刚石车床[5]
密和超精密加工技术是国家先进制造业的基础，无论是在精密半导体集成电路和光学零件等高端的民用产业[1]，还是航空航天、先进武器装备和大型天文望远镜等代表国家硬实力的国防工业领域[2,3]，超精密加工技术在这些产业的发展中均有着举足轻重的作用。在国际竞争日益激烈的今天，先进制造和超精密加工技术决定着国家制造业的实力和科技竞争力，是国防安全和国民经济发展的重要基石，许多国家都将其作为大力发展的关键技术。超精密机床是完成超精密加工的物质基础和重要载体，它对于被加工零件的精度和质量有着严重的影响[4]。美国、英国和日本等发达国家从上世纪六十年代就已经开始研究超精密加工技术和机床，图 1-1 即为上世纪八十年代美国研制的最高加工精度可达 28nm 的大型超精密金刚石车床[5]，时至今日，该机床的加工精度仍处于世界一流的水平。我国对于超精密加工理论的研究和超精密机床的研制始于本世纪初。目前，哈尔滨工业大学、北京机床研究所和国防科技大学等高校和科研单位已取得了较为丰硕的研究成果[6]。图 1-2 展示了哈尔滨工业大学自主研制的大型超精密加工机床[7]，此机床能够加工直径为 1200mm 的非球面光学零件，并可以实现优于 1μm的加工精度。
及其基础部件作为大力发展的关键技术之一。滑支撑理论的发展以及高精度的直驱式电机和角术的发展已经非常成熟并广泛地应用于超精密加了液体静压支撑原理和静压轴承技术，在工作状的转子与定子完全分隔开，避免了二者之间的机力小、无低速爬行现象、承载力和刚度高等优点还具有误差均化的作用，能够提高静压转台的回由于采用电机直接驱动的传动方案，使得静压差干扰，并显著地提高了系统的刚性和响应时间了一台多轴运动的超精密机床及其运动控制链台作为精密和超精密机床的重要部件，控制着被定位，对于超精密机床的加工精度、运动误差和。因此，在设计超精密机床的过程中，分析静压对机床加工精度的影响是非常必要的，国内外的液体静压支撑和节流理论以及影响静压转台工具有高刚度和高精度等更高性能的静压转台。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Yb∶LuScO3晶体的超精密光学加工及其激光性能[J]. 沈冯峰,徐学科,高文兰,于浩海,张龙,邵建达. 光学精密工程. 2018(10)
[2]超精密液体静压回转工作台研制[J]. 胡秋,汪俊文,袁南南,王宝瑞. 制造技术与机床. 2018(04)
[3]单晶蓝宝石高效超精密加工技术研究[J]. 何艳,苑泽伟,王坤,李树荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(02)
[4]考虑离心力的定量式扇形静压转台承载力建模[J]. 刘志峰,浑连明,殷亚文,王建华,罗宗兰,董湘敏. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[5]Thermal and tilt effects on bearing characteristics of hydrostatic oil pad in rotary table[J]. 刘志峰,湛承鹏,程强,赵永胜,李小燕,王义达. Journal of Hydrodynamics. 2016(04)
[6]力矩电机直驱内反馈闭式静压转台设计[J]. 潘高星,陈永亮. 液压与气动. 2016(07)
[7]小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究[J]. 孟曙光,熊万里,王少力,吕浪,郑良钢. 机械工程学报. 2015(22)
[8]力矩电机直驱静压数控转台动态性能研究[J]. 叶道鑫,洪荣晶,吴承云. 组合机床与自动化加工技术. 2015(10)
[9]拼接式编码器测角误差分析及试验[J]. 黄龙,潘年,马文礼,黄金龙. 中国光学. 2015(03)
[10]偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法[J]. 王少力,熊万里,桂林,薛敬宇,符马力,吕浪. 机械工程学报. 2014(23)
博士论文
[1]大型重载液体静压转台承载特性及流固热耦合规律研究[D]. 王少力.湖南大学 2016
[2]超精密机床自补偿液体静压轴承设计与特性研究[D]. 佐晓波.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]重型数控静压转台热变形控制技术研究[D]. 贾臻杰.电子科技大学 2018
[2]精密静压转台关键部件设计及试验研究[D]. 张健.西安理工大学 2017
[3]超精密铣研复合加工系统设计及其实验研究[D]. 薛家岱.哈尔滨工业大学 2017
[4]机床主轴静压轴承刚度影响因素分析与结构优化[D]. 陈卉.上海交通大学 2015
[5]基于流固耦合方法的气浮轴承刚度优化设计与实验[D]. 吴斌.哈尔滨工业大学 2013
[6]大径高比超精密液体静压转台的设计与分析[D]. 吴九达.哈尔滨工业大学 2013
[7]液体静压支承系统油腔工作性能研究[D]. 张成印.北京工业大学 2011
[8]圆弧刃金刚石刀具刃磨机摆轴控制系统设计[D]. 徐战波.哈尔滨工业大学 2010
[9]超精密主轴回转精度测试研究[D]. 刘敏.哈尔滨工业大学 2007
[10]大型超精密机床液压轴系幅板结构优化设计[D]. 庞占东.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3020434
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