液体静压主轴热态特性研究与优化
发布时间：2021-06-25 14:39
微纳米压印辊筒是制造多种精密光学功能薄膜的核心部件,而金刚石切削是实现辊筒超精密制造的最有效的方式。液体静压主轴是超精密单点金刚石切削机床的重要组成部件,具有高刚度、高回转精度、高抗振性、高阻尼以及长寿命等优点。主轴的热态特性是指主轴因热效应而产生的性能变化,包括热变形与承载能力的变化等。液体静压主轴在工作过程中,由于内置电机的和轴承油膜的发热,会导致系统整体温度升高,且分布不均匀,产生应力集中和变形,从而导致加工误差。对于超精密机床,热态特性是影响其加工性能的重要影响因素,研究其热态特性对提高加工质量与加工精度具有重要的意义。本文的研究对象是一超精密卧式辊筒金刚石车床的液体静压主轴。为了研究其热态特性,首先依据主轴的工作原理,基于流体连续性假设建立了主轴的热态特性理论模型。理论模型包括主轴的生热模型、承载模型与有限元理论。通过该模型可以研究主轴的生热机理,辨识影响主轴热态特性的关键因素,分析不同因素对主轴热态特性的影响规律,并计算有限元仿真所需的初始条件与边界条件,为有限元数值仿真夯实了基础。在明确主轴系统热边界条件的情形下,基于ANSYS Workbench与Fluent平台的数据...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光学功能薄膜微纳米辊筒压印原理示意图
伏的菲涅尔透镜、３Ｄ显示器的光栅薄膜等采用辊筒压印可以实现高效、精密、低成本??加工。光学功能薄膜微纳米辊筒压印的原理如图Ｌ１所示，在该技术中，辊筒模具表面??微结构（见图１．２）的超精密制造是保证压印加工质量的关键和难点。??＼＿ｔ?１１＿／??图１．１光学功能薄膜微纳米辊筒压印原理示意图??５０?ｕ?ｍ／２４?ｕ?ｍ??Ｃ￣Ｎ?—?????－?—■—??????．…??Ｌ?■??Ｉ??Ｉ?ｐ．．．．?．?－—．．．、．??图１．２微纳米压印辊筒及表面微结构??－１?－??
（ａ）Ｍｏｏｒｅ?ＨＤＬ２０００；?（ｂ）Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ?Ｄｒｕｍ?ｌａｔｈｅ?１４００；??（ｃ）ＫｕｇｌｅｒＴＭＤ１６００；?（ｄ）深圳朱光波机械有限公司ＧＰ２１４０??图１．３展示了目前国内外具有代表性的辊筒加工机床。长期以来，国内由于超精密??加工工业基础薄弱，一直始终徘徊在辊筒超精密加工的技术门槛之外。直到２０１１年通??过引进Ｍｏｏｒｅ公司的超精密单点金刚石辊筒加工机床才开始进入该领域。但由于该领域??的技术门槛高，目前只有极少数单位在开展相关的研究工作。截至２０１５年，国内报道??研制成功的仅有深圳朱光波机械有限公司的ＧＰ２１４０。随着大尺寸、非线性光学薄膜的??快速发展，微纳米压印辊筒的加工尺寸进一步增大，表面非线性高陡度曲面微结构也大??幅增加，微纳米压印辊筒的超精密制造技术呈现出以下发展趋势：①辊筒表面非线性??－２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]辊筒模具超精密机床系统设计与工艺[J]. 乔政,刘玉涛,吴言功,王波,张鹏. 光学精密工程. 2018(07)
[2]玻璃模压成形用微沟槽磷化镍模具的超精密切削加工[J]. 董晓彬,周天丰,庞思勤,阮本帅,王西彬. 光学精密工程. 2017(12)
[3]集成成像系统中高填充率微透镜阵列的设计与加工[J]. 孟繁斐,步敬. 光学精密工程. 2017(08)
[4]基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化[J]. 颜超英,刘江南,刘艳萍,宁朝阳. 机械强度. 2017(01)
[5]重型卧式车床主轴系统热特性分析[J]. 黄智,许可,王立平,王正杰,衡凤琴,桂林. 电子科技大学学报. 2016(06)
[6]精密磨床液体静压轴承的多物理场耦合热分析[J]. 郭传社,崔怡. 组合机床与自动化加工技术. 2016(05)
[7]基于单向流-固耦合的高精密液体静压主轴应力场和温度场研究[J]. 赵春明,马平,龚乘龙,牛兴. 润滑与密封. 2014(05)
[8]立式液体静压主轴的设计及温度场分析[J]. 孙久伟,张飞虎,付鹏强,张强,张超. 润滑与密封. 2013(02)
[9]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[10]基于偏相关分析的数控机床温度布点优化及其热误差建模[J]. 凡志磊,李中华,杨建国. 中国机械工程. 2010(17)
博士论文
[1]面向微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究[D]. 陈远流.浙江大学 2014
[2]数控机床热误差建模新方法及其应用研究[D]. 李永祥.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]大功率高精密硬车削液体静压电主轴热态特性研究及流—固耦合分析[D]. 赵春明.广东工业大学 2014
[2]液体静压主轴的流体—结构耦合分析及动态性能研究[D]. 苏浩.哈尔滨工业大学 2011
[3]机床固定结合面动态与热态特性分析[D]. 许敏.东南大学 2006
本文编号：3249391
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光学功能薄膜微纳米辊筒压印原理示意图
伏的菲涅尔透镜、３Ｄ显示器的光栅薄膜等采用辊筒压印可以实现高效、精密、低成本??加工。光学功能薄膜微纳米辊筒压印的原理如图Ｌ１所示，在该技术中，辊筒模具表面??微结构（见图１．２）的超精密制造是保证压印加工质量的关键和难点。??＼＿ｔ?１１＿／??图１．１光学功能薄膜微纳米辊筒压印原理示意图??５０?ｕ?ｍ／２４?ｕ?ｍ??Ｃ￣Ｎ?—?????－?—■—??????．…??Ｌ?■??Ｉ??Ｉ?ｐ．．．．?．?－—．．．、．??图１．２微纳米压印辊筒及表面微结构??－１?－??
（ａ）Ｍｏｏｒｅ?ＨＤＬ２０００；?（ｂ）Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ?Ｄｒｕｍ?ｌａｔｈｅ?１４００；??（ｃ）ＫｕｇｌｅｒＴＭＤ１６００；?（ｄ）深圳朱光波机械有限公司ＧＰ２１４０??图１．３展示了目前国内外具有代表性的辊筒加工机床。长期以来，国内由于超精密??加工工业基础薄弱，一直始终徘徊在辊筒超精密加工的技术门槛之外。直到２０１１年通??过引进Ｍｏｏｒｅ公司的超精密单点金刚石辊筒加工机床才开始进入该领域。但由于该领域??的技术门槛高，目前只有极少数单位在开展相关的研究工作。截至２０１５年，国内报道??研制成功的仅有深圳朱光波机械有限公司的ＧＰ２１４０。随着大尺寸、非线性光学薄膜的??快速发展，微纳米压印辊筒的加工尺寸进一步增大，表面非线性高陡度曲面微结构也大??幅增加，微纳米压印辊筒的超精密制造技术呈现出以下发展趋势：①辊筒表面非线性??－２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]辊筒模具超精密机床系统设计与工艺[J]. 乔政,刘玉涛,吴言功,王波,张鹏. 光学精密工程. 2018(07)
[2]玻璃模压成形用微沟槽磷化镍模具的超精密切削加工[J]. 董晓彬,周天丰,庞思勤,阮本帅,王西彬. 光学精密工程. 2017(12)
[3]集成成像系统中高填充率微透镜阵列的设计与加工[J]. 孟繁斐,步敬. 光学精密工程. 2017(08)
[4]基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化[J]. 颜超英,刘江南,刘艳萍,宁朝阳. 机械强度. 2017(01)
[5]重型卧式车床主轴系统热特性分析[J]. 黄智,许可,王立平,王正杰,衡凤琴,桂林. 电子科技大学学报. 2016(06)
[6]精密磨床液体静压轴承的多物理场耦合热分析[J]. 郭传社,崔怡. 组合机床与自动化加工技术. 2016(05)
[7]基于单向流-固耦合的高精密液体静压主轴应力场和温度场研究[J]. 赵春明,马平,龚乘龙,牛兴. 润滑与密封. 2014(05)
[8]立式液体静压主轴的设计及温度场分析[J]. 孙久伟,张飞虎,付鹏强,张强,张超. 润滑与密封. 2013(02)
[9]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[10]基于偏相关分析的数控机床温度布点优化及其热误差建模[J]. 凡志磊,李中华,杨建国. 中国机械工程. 2010(17)
博士论文
[1]面向微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究[D]. 陈远流.浙江大学 2014
[2]数控机床热误差建模新方法及其应用研究[D]. 李永祥.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]大功率高精密硬车削液体静压电主轴热态特性研究及流—固耦合分析[D]. 赵春明.广东工业大学 2014
[2]液体静压主轴的流体—结构耦合分析及动态性能研究[D]. 苏浩.哈尔滨工业大学 2011
[3]机床固定结合面动态与热态特性分析[D]. 许敏.东南大学 2006
本文编号：3249391
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