【摘要】：超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分,它直接影響著國(guó)防水平和民用加工技術(shù)的發(fā)展,幾十年來(lái),各工業(yè)強(qiáng)國(guó)都在超精密加工領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究,并取得了巨大的成就。超精密機(jī)床是超精密加工的重要手段,轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)是確保機(jī)床加工質(zhì)量的核心裝備之一,因此對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)部件研究具有重大的意義。根據(jù)課題中轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的具體要求,選擇閉式氣體靜壓軸承作為支撐部件,將重點(diǎn)放在了支撐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。研究了氣浮軸承的原理,確定了小孔節(jié)流的結(jié)構(gòu)形式,軸承布局為徑向軸承和雙向止推軸承結(jié)合的方式。利用表壓比法設(shè)計(jì)了軸承的詳細(xì)尺寸,通過(guò)工程計(jì)算,得到了轉(zhuǎn)臺(tái)在一定工作壓強(qiáng)下的承載力、靜剛度和耗氣量等性能參數(shù)。為了提高轉(zhuǎn)臺(tái)的控制精度,采用UMAC控制器、線性驅(qū)動(dòng)器、直流無(wú)刷力矩電機(jī)和圓光柵組成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)氣體潤(rùn)滑軸承的基本原理,建立了轉(zhuǎn)臺(tái)止推軸承在柱坐標(biāo)下的Reynolds方程,利用Fluent有限元分析軟件,研究了氣膜平均厚度和供氣壓強(qiáng)對(duì)止推軸承靜態(tài)特性的影響規(guī)律,并對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的靜態(tài)剛度進(jìn)行測(cè)量,將測(cè)量的結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。利用WORKBENCH對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析,得出其各階固有頻率和模態(tài)振型,結(jié)果表明轉(zhuǎn)臺(tái)在正常轉(zhuǎn)速下不會(huì)引起諧振,同時(shí)也采用高精度回轉(zhuǎn)誤差分析儀對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明轉(zhuǎn)臺(tái)的軸向誤差比較小,徑向誤差稍大,針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)措施�；赨MAC和驅(qū)動(dòng)器完成了控制系統(tǒng)搭建,在搭建的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立了力矩電機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,使其滿足設(shè)計(jì)要求,通過(guò)Simulink仿真調(diào)試得出最佳PID參數(shù)�；赨MAC控制器對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行了整定,得到了轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)際工作的最佳控制參數(shù)。利用激光干涉儀測(cè)量了轉(zhuǎn)臺(tái)初始定位精度并基于UMAC的誤差補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償,使轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
【圖文】：

圖 2-1 氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 The overall structure of air bearing rotary stage氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)主要由徑向軸承、止推軸承、直流無(wú)刷力矩電機(jī)、圓光柵、推力軸環(huán)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、光柵轉(zhuǎn)軸、外殼和工件轉(zhuǎn)盤組成。工件轉(zhuǎn)盤，推力軸環(huán)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺栓連接，軸承固定環(huán)與轉(zhuǎn)臺(tái)外殼通過(guò)螺栓連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸過(guò)盈配合，電機(jī)定子與轉(zhuǎn)臺(tái)外殼過(guò)盈配合，圓光柵與光柵轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺栓連接。圓光柵與軸采用錐面配合安裝方式，只要稍微增大軸在配合部位的直徑，利用該方法，即使軸偏心，光柵尺也可以獲得較高的同心度，提高轉(zhuǎn)臺(tái)的精度，一旦安裝螺栓預(yù)緊力調(diào)到適當(dāng)水平，系統(tǒng)會(huì)對(duì)熱擾動(dòng)或沖擊干擾產(chǎn)生很強(qiáng)的抗干擾能力。研發(fā)氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)物圖如下圖 2-2 所示。

圖 2-1 氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 The overall structure of air bearing rotary stage要由徑向軸承、止推軸承、直流無(wú)刷力矩電機(jī)、圓光轉(zhuǎn)軸、外殼和工件轉(zhuǎn)盤組成。工件轉(zhuǎn)盤，推力軸環(huán)固定環(huán)與轉(zhuǎn)臺(tái)外殼通過(guò)螺栓連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子外殼過(guò)盈配合，圓光柵與光柵轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺栓連接。式，只要稍微增大軸在配合部位的直徑，利用該方法得較高的同心度，提高轉(zhuǎn)臺(tái)的精度，，一旦安裝螺栓熱擾動(dòng)或沖擊干擾產(chǎn)生很強(qiáng)的抗干擾能力。研發(fā)氣。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2527833