水润滑高速高精密主轴研究

发布时间：2020-06-30 22:21

【摘要】： 随着科学技术的发展,机械制造技术朝着高速、低消耗、优质和高精度的方向迈进。高速加工与高精密加工、高能束加工、柔性自动化加工一起,构成了当今机械制造中的四大先进制造技术。高速高精密加工不仅具有极高的生产率,而且可显著地提高零件的加工精度和表面质量。高速高精密主轴系统作为高速加工机床中的心脏部件,其性能的高低直接影响到高速加工机床的整体发展水平。现行的高速主轴主要有高速电主轴,高速气浮主轴,高速磁力主轴等。这些主轴有各自的优点,但是也都有其自身的局限性。因此,设计出一种新型的高速主轴,在降低关键技术成本的同时,突破上述各种主轴的局限性,这对高速高精密技术的推广应用,提高我国的制造业水平有着重要的意义。本文独创性的提出了一种由水润滑轴承技术支承的新式高速高精密主轴。结合实验室前面的工作及课题的实际情况,工作重点放在进行主轴系统整体设计,水润滑陶瓷滑动轴承的理论计算,以及主轴的仿真设计上。文中初步完成了主轴系统整体方案设计:选用高速变频电机作动力输入,采用高速广角带传动,同时用卸荷带轮来改善轴的受力状况;轴承布局采用前后径向轴承、双向止推轴承的前支承结构;轴承选用陶瓷材料的动静压混合轴承,用加入添加剂的水做润滑剂;完成了对主轴的材料选定以及初步结构设计。文中采用有限差分法编制了水润滑径向以及止推轴承数值计算程序;在水润滑形式的基础上独创性的选用多孔质节流器,并推导出相关节流参数;根据数值程序计算出的承载能力、刚度、摩擦功率、流量和温升,综合加工、成本等因素,最终决定径向轴承采用6腔腔式轴承,止推轴承采用4腔腔式平面止推轴承的形式,并得到相应轴承、节流器结构尺寸。文中采用有限元分析软件ANSYS对所设计的主轴进行静力与模态分析:静力分析后处理得到主轴的位移变形、强度与刚度;模态分析后处理得到主轴固有频率与临界转速;综合各项数据主轴的结构设计基本合理。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH133.2
【图文】：

金刚石切削,车床,美国

表 1-2 精密和超精密刀具切削加工方法加工方法加工工具误差/μm表面粗糙度Ra /μm被加工材料应用精密、超精密车削球面、曲面、磁盘、反射镜精密、超精密铣削多面棱体、多面镜精密、超精密镗削天然单晶金刚石、人造聚晶、金刚石、立方氮化硼、陶瓷和硬质合金刀具10~0.1 0.1~0.008金刚石刀具；有色金属及其合金等软材料；其它材料刀具；各种材料孔微孔钻削硬质合金、高速钢钻头20~10 0.2低碳钢、铝、石墨、塑料印制线路板、石墨模具验室（Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL）的大型光学金刚石车床（LODTM，见图 1-1）和大型金刚石车床（DTM-3），实现在世界公认的水平最高的、达到当前技术最前沿的超精密车床[10]。

超精密机床,超精密

第一章绪论国对超精密加工技术都保密、不予外传，故欧洲的主要国家如、瑞士、意大利、荷兰等国家都投入很大人力物力进行超精密密机床的开发研究。这些国家生产的中小型超精密机床有较高国 CUPE 公司的 OAGM2500 大型超精密机床。同时，日本的超发展上已追上美国，在技术上可以与美国抗衡，特别是日本在开发小型超精密 CNC 车床方面已走在世界的前列。

【引证文献】