超精密机床液压支承主轴振动特性分析及基础隔振研究

发布时间：2020-04-14 07:15

【摘要】：本文以某超精密加工机床为研究背景,采用Materials Studio、LAMMPS等软件建立了主轴分子动力学模型,分析了轴承刚度的影响因素;采用ABAQUS建立了机床有限元模型,并设计了双层隔振体系,进行了隔振前后主轴位移响应分析。主要研究内容如下:1)基于分子动力学原理,综合使用Materials Studio、LAMMPS等软件建立了主轴轴向模型及径向模型,分析了不同油膜厚度、不同主轴转速、不同进油压强等因素对轴承刚度的影响规律。研究结果表明:在本文主轴工作状态下,轴承刚度随油膜膜厚变化呈现先增后减变化趋势;轴承刚度与主轴转速、进油压强均呈正相关;2)对该超精密机床进行了试验模态分析,得到机床前16阶固有频率、阻尼比、振型图等固有动力学属性,发现前8阶固有频率与环境微振动频率范围基本重合;采用ABAQUS建立机床有限元模型,并进行模态分析,前8阶固有频率与实测频率较为吻合,最大误差不超过6.40%,并且振动特征与实测振动特征一致,证实了模型的有效性;3)采用Matlab生成白噪声随机信号以模拟环境微振动,将振动信号同时从X、Y、Z三个方向加载于机床模型中,得到16种组合试验下主轴位移响应。结果表明:环境微振动下主轴三个方向的位移响应均超出加工精度要求,必须进行隔振设计;4)针对该超精密机床设计采用双层隔振体系,对该隔振体系进行环境微振动下主轴位移响应分析。分析结果表明:机床经过隔振后,主轴三个方向位移响应均产生较大幅度降低,满足超精密加工要求;5)分别考虑上下层不同隔振器刚度、阻尼比、不同中间质量块与机床质量比等隔振参数设置对隔振效果的影响。模拟结果表明:随弹簧刚度增大,主轴三个方向位移响应增大,且改变上层或下层弹簧刚度对体系隔振效果影响近似;随阻尼比改变,主轴三个方向位移响应减小,且改变上层隔振器阻尼比效果更明显;随质量比的改变,主轴位移响应先减小后增大,在质量比接近1时隔振效果较好。
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１．２超精密加工技术发展现状逡逑随着航空航天工程、核工程、精密测量仪器等领域对工件精度的要求越来越高，超逡逑精密加工技术得到了迅速发展，图１．２展示了邋２０世纪４０年代以来加工精度的发展过程［８］。逡逑目前超精密加工主要划分为以下四个领域：超精密切削加工；超精密磨削加工；超精密逡逑抛光加工；超精密特种加工等。逡逑加Ｊ：方法与设备逡逑］ｎｎ邋＼逦车削、铣削逡逑１０Ｑｒ—＼￣逦ｒ逦—＿ｉ逦逡逑逦一迅＇一魅邋＿逡逑、逦，励、搪孔、逡逑Ｉ逦逦逡逑５邋Ｍ邋＼逦密加工逦楮密磨削或车削逡逑Ｓ邋０，，１邋—邋￣逦——一＿５邋或邋ｉ邋蓠祜逡逑＝0？0邋丨Q孀

本文编号：2627034