精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化.pdfVIP

2012年 1月 润滑与密封 Jan．2012 第37卷 第 1期 LUBRICATION ENGINEERING Vo1．37No．1 DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．01．007 精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化 李树森 郭永红 朱赞彬 曾剑锋 (东北林业大学机电工程学院 黑龙江哈尔滨 150040) 摘要：对精密机床气体轴承静特性进行理论分析，运用有限元法将雷诺方程离散化，得到静压气体轴承的承载能 力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析，得到供气压力、偏心率、 节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线；通过优化分析，得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数 和操作参数。 关键词：超精密；气体轴承；静态特性 中图分类号：TH133．3 文献标识码：A 文章编号：0254—0150(2012)1—029—4 StaticCharacteristicsAnalysisandBasicParametersOptimization ofAerostaticBearingforPrecisionMachineTool LiShusen GuoYonghong ZhuZanbin ZengJianfeng (MechanicalandElectricalEngineeringInstitute，NortheastForestryUniversity，HarbinHeilongjiang150040，China) Abstract：Thestaticcharacteristicsofgasbearingfortheprecisionmachinetoolwereanalyzedintheory，theReynolds equationwasdiscretizedwiththefiniteelementmethodandthecalculatingformulaofbearingcapacity，stiffnessandthe amountofgassupplyweregot．Thestaticcharacteristicsofaerostaticbearingwithorificecompensatedofraprecisionma— chinetoolwereanalyzed，therelationcurvesofgassupplypressure，eccentricity，orificediameterstiffnessandbearingca— pacityweregot．Byoptimizationnaalysis，thestructureandoperationpraameters ofaerostaticbearingofrprecisionmachine toolspindlewereconcluded． Keywords：ultra—precisionprocessing；gasbearing；staticcharacteristics 气体润滑轴承一般采用空气作为轴承润滑剂，因 体润滑轴承和金刚石刀具相结合的超精密机床 ；英 此通常也被称为空气润滑轴承u。气体润滑轴承技术 国Cranfield大学精密工程公 司 (CUPE)研制 的 是20世纪中期迅速发展起来的一项高新技术 ，它与 OAGM2500大型超精密机床 j，其磨头和测量头均采 传统轴承技术相比具有很多优 良特性：如摩擦极小、 用气体润滑轴承支承，能达到较高的回转精度，主要 温升小、无污染、无磨损、回转精度高、能在环境恶 用于磨削x射线天体望远镜的大型曲面反射镜，还 劣的场合很好地工作等 。 可用于超精密车削加工和坐标测量，其分辨率能达到 静压气体轴承在高转速下有较高的回转精度 ，应 2．5nm；我国洛阳轴承研究所研制的超高速主轴采用 用于精密机