数控车床静压气体轴承主轴系统动力学建模及静特性研究

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1、遍秀麓茔弋譬^{，≥霉毒，'专·罨j三≥o鼍jI鼗惩镰Ⅺ气一，■，枣DissertationfortheDegreeofMasterStudyonDynamicModelandStaticCharacteristicofCNCLatheSpindleSystemwithStaticPressureGasBearingsGuoYonghongProfessorLiShusenAppliedfor：MasterAgriculturalMechanizationEngineeringmination：June，201NortheastForestryUniversity黝韶

2、黔一k：淑如10哆C．蚕贻山嘻／’、．摘要超精密加工技术是一门新兴的综合性加工技术，是一个国家机械行业水平高低的重要体现，也已经成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。航空航天、国防工业及微电子等高新技术产业均和超精密加工技术密切相关，超精密数控车床的研制与开发是超精密加工技术最主要的研究内容之一。气体轴承是近年来迅速发展起来的一种新型轴承，具有回转精度高、使用寿命长、无污染和爬行等特点。随着工业应用对高速度、高精度加工技术的要求越来越高，精密数控车床的主轴系统采用回转精度更高、温升更小的气体轴承支承将成为今后的发展趋势。本文研究的主要内容是把静压气体轴承的优

3、点与数控车床的精密加工要求相结合，尝试对现有的数控车床主轴系统进行创新改造，利用数控车床精密加工时进给量小以及静压气体轴承虽然承载相对较小，但是回转精度高的特点，把小孑L节流静压气体轴承应用于数控车床主轴支承以提高其加工精度。论文重点对气体润滑机理和静压气体轴承的工作原理进行了深入探讨和分析，运用有限元法将雷诺(Reynolds)方程离散化，采用超松弛迭代法和比例分割法对小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析和研究，确定了数控车床用小孔节流静压气体轴承的基本参数；之后用小孔节流静压气体轴承作为数控车床主轴支承，建立静压气体轴承气膜力模型，建立静压气体轴承主轴转子动力学

4、模型，并对其主轴系统进行了动力学分析；最后，在Pro／E4．0软件中建立数控车床主轴的三维实体模型，将模型用IGES格式导入ANSYSWorkbench12．0软件中进行了有限元分析，通过模态分析从而求解了数控车床主轴各阶振型的固有频率和临界转速；除此之外，还分析和讨论了静压气体轴承加工制造的要求和基本方法，设计出了静压气体轴承主轴转子试验台原理图。本文通过理论分析和研究，为数控车床静压气体轴承主轴系统动力学研究提供了一定的理论依据。＼＼关键词数控车床；静压气体轴承；静态特性；动力学建模；有限元分析一，11囊。稍-铲．●月d—t●l‘AbstractUltra-pre

5、cisionprocessingtechnologyisakindofcomprehensiveprocessingtechnologyandanimportantembodimentofnationalmechanicalindustrylevel．Ithasalsobecomeoneoftheimportantsymbolstomeasurethenationalscienceandtechnologydevelopmentlevel．Ultra-precisionprocessingtechnologyiscloselyrelatedtoaerospace，de

6、fenseindustryandmicroelectronicsetchigh·techindustries．TheresearchanddevelopmentofultraprecisionCNClatheisoneofthemainresearchcontentsofit．Gasbearingsdevelopedrapidlyinrecentlyyears．It’SanewtypeofbearingCanoperatewithhighprecision,longservicelife，nopollutionandcrawlingetc．Witlltheindust

7、rialapplicationrequeststricteronhighspeedandprecisionprocessingtechnology,precisionCNClathespindlesystemusinggasbearingswithhigherrotationaccuracy,smallertemperaturerisewillbecomedevelopingtrendinthefuture．ThispapermainlytriestostudytheinnovationreformationofexistingCNClathespi