基于静压主轴的椭圆异形孔加工方法的基础理论研究

发布时间：2017-12-13 07:03

  本文关键词：基于静压主轴的椭圆异形孔加工方法的基础理论研究

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【摘要】：非圆异形截面零件因其良好性能得到了广泛应用,其精密加工一直是机械制造业中的重点和难点。本文在综合分析了非圆零件加工的现有方法及研究进展的基础上,研究了一种基于可控静压主轴的椭圆异形孔加工新方法,其实现思路是通过电液伺服阀主动控制静压轴承的油腔压力,使主轴轴心按预定轨迹运动,与刀具绕主轴轴心的自转运动合成后直接获得加工椭圆内曲面所要求的刀尖轨迹。 研究了这一加工方法的成形运动机理。提出了同步正进动、同步反进动两种成形方法,分别研究了轴心轨迹为不同类型的曲线时,采用这两种成形方法所获得的刀尖轨迹曲线的类型与特征。理论证明了刀尖轨迹的曲线类型并建立了椭圆刀尖轨迹的控制方程。仿真研究了刀尖初始相位角对所获得的刀尖轨迹特征的影响。为本文所述的加工方法提供了多种可行的轴心轨迹类型。 以四油腔有周向回油槽静压轴承为对象,研究了静压轴承的静动态特性。通过对Reynolds方程及流量平衡方程的建立和求解,得到了轴承油膜压力分布规律,提出了一种动压比例系数的概念作为衡量静压轴承中动压效应显著程度的量化指标。通过仿真研究,得到了静压轴承的尺寸参数和工作参数等对其动压效应的影响规律,并在此基础上优化得到了可以合理抑制动压效应的静压轴承尺寸参数。证明了在本文的应用场合中,静压轴承封油面上的非线性动压力可以忽略不计,从而使本文所述加工方法的系统模型得到很大简化,同时也降低了控制上的难度。 提出了一种可以提高控制灵敏度的具有嵌入式控制油腔的新型静压轴承,设计了一套与之相配合的、可以主动控制轴心轨迹的液压伺服控制系统。基于转子动力学理论建立了静压主轴的运动模型和动力学模型,推导出了在不考虑动压效应的条件下具有嵌入式控制油腔的静压轴承的流量解析计算公式,建立了静压轴承-转子-电液伺服阀系统的简化模型,通过基于该模型的仿真研究,得到了静压主轴轴心按照期望椭圆轨迹运动时所需要的油腔压力及电液伺服阀阀芯位移的变化规律,为实现轴心轨迹的精确控制奠定了基础。 本文来源于国家自然科学基金资助课题(No.51075242)。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.36;TH133.2

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本文编号：1284206