空气静压导轨气膜波动主要影响因素分析.pdf

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1、第50卷第15期机械工程学报Vlo1．50NO．152014年8月JOURNALoFMECHANICALENGINEERINGAug．2014DoI：1O．3901／JME．2014．15．097空气静压导轨气膜波动主要影响因素分析水陈东菊边艳华周帅范晋伟(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124)摘要：针对空气静压导轨运动过程中出现的气膜波动问题，研究溜板气腔结构、节流器直径、供气压强对气膜内气旋及气膜波动的影响。通过仿真数据的对比分析发现气旋现象与气膜波动存在紧密的联系。从仿真结果得到了对气膜波动产生影响的因素有：节流孔的直径、气腔的结构形状和供气压强

2、的大小。在上述的这些影响因素中供气压强的大小对气膜波动影响较大，最后试验对得出的这一结论进行了验证，与仿真结果吻合。这些分析为从导轨结构和工艺参数上对空气静压导轨的气膜波动进行抑制，提高导轨的稳定性及加工精度提供了理论依据。关键词：空气静压导轨；气膜波动；气旋现象；稳定性；加工精度中图分类号：TH161InfluenceFactorAnalysisforGasFluctuationofAerostaticGuidewayCHENDongjuBIANYanhuaZHOUShuaiFANJinweirCollegeofMechanicalEngineering&Applie

3、dElectronicsTechnology,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124)Abstract：Fortheproblemofthegasfluctuationoftheaerostation，thestructureofgaspocket，thediameterparametersoftheorifice，andthesupplypressureoftheguidewayimpactonthegasfilmcycloneandfluctuationisresearched，Thecyclonephenomenon

4、iscloserelationshipwiththegasfluctuationbycomparingthesimulationdata．Fromthesimulationresultsweobtainedthefactorsaffectingthegasfluctuationare；Theorificediameter,thestructureshapeofthegaspocketandgaspressuresize．Thepressuresizeintheabovefactorsaffectsthegasfluctuationgreatly,thiswasverif

5、iedbyexperiment，andthelawofthevibrationisgoodagreementwiththesimulationresults．Thisprovidesatheoreticalbasistoinhibitthegasfilmfluctuationoftheaerostaticguidewayfromthestructureandprocessparameters，andtoimprovethestabilityandmachiningaccuracy．Keywords：aerostaticguideway；gasfluctuation；cy

6、clonephenomenon：stability；machiningaccuracy究，分析了空气静压导轨的瞬态微反弹与小孔之间0前言的关系，并通过改变节流孔的结构对气膜波动进行抑制。气膜波动并非传统意义上的空气静压导轨中空气静压导轨是超精密机床的运动导向部件，气体发生气锤现象，而是导轨在发生气膜波动时仍其力学性能直接影响到机床的运动精度与加工精处于正常的工作状态。KAWAI等pJ对导轨本身的微度。研究空气静压导轨的力学特性，是提高数控机划痕引起的这种微小振动也进行了研究，SA、DA床加工精度的重要基础【IJ。空气静压导轨通过压缩等L6对引起振动的导轨本身性能也进行了

7、相关分气体在溜板气腔微小间隙内形成气膜压力将工作台析。MoRJ提出了单供气孔的气体推力轴承在节流浮起，运动过程中存在着支撑溜板的气膜的波动和孔出存在压力陡降的观点。CHEN等提出有腔气承载力不稳定的问题。空气静压导轨在工作过程中浮轴承节流孔处存在气旋，并说明了气旋会引起气气膜参数变化复杂，引起气膜波动的原因尚不明确，膜的波动。陈东菊等从机床加工结果中对空气静BELFORTE等通过试验证明在空气静压导轨压力压导轨波动进行了辨识，但以上文献均没有对气膜腔的节流孔附近存在压力陡降的现象。AOYAMA波动影响因素进行详细研究。虽然气膜波动现象对等