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《高速氣浮電主軸動態(tài)特性及其對超精密銑削的影響研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文高速氣浮電主軸動態(tài)特性及其對超精密銑削的影響研究RESEARCHONDYNAMICCHARACTERISTICSOFTHEAEROSTATICBEARINGSPINDLEANDITSINFLUENCEONULTRA-PRECISIONMILLING袁雅閣哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年12月國內(nèi)圖書分類號：TH133.37學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.8密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文高速氣浮電主軸動態(tài)特性及其對超精密銑削的影響研究碩士研究生：袁雅閣導(dǎo)師：杜建軍教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：機械電子工程所在單位
2、：深圳研究生院答辯日期：2017年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TH133.36U.D.C:621.7AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringSTUDYONDYNAMICCHARACTERISTICSOFTHEAEROSTATICBEARINGSPINDLEANDITSINFLUENCEONULTRA-PRECISIONMILL
3、INGCandidate：YuanYageSupervisor：Prof.DuJianjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要超精密光柵銑削（UPRM）是一種新興
4、的先進制造加工技術(shù)，主要用于制造具有超鏡面質(zhì)量的非對稱自由表面，而無需任何后續(xù)拋光加工，特別適用于加工特殊的光學(xué)晶體材料。在超精密光柵銑削中，由于高速靜壓氣浮電主軸的高速和高精度等優(yōu)點，通常被作為唯一的動力源，帶動裝夾在轉(zhuǎn)子上的單點金剛石銑刀高速旋轉(zhuǎn)以去除工件表面多余材料，獲得理想表面，因此，電主軸的性能和表面加工質(zhì)量息息相關(guān)，但是，電主軸的動態(tài)特性對加工表面的影響卻很少被重視。在實際加工過程中切削力、不平衡磁拉力及轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻?qū)е碌钠牧Φ榷紩疝D(zhuǎn)子振動，轉(zhuǎn)子振動會直接降低被加工表面的質(zhì)量；而且在超精密加工中當(dāng)
5、使用新刀具、加工新材料或加工新設(shè)計的表面時仍然要用試切法來反復(fù)試驗；加工具有高精度質(zhì)量的表面依然很大程度上依賴于機床操作者的經(jīng)驗和技能水平。本課題通過轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)生的柱面渦動和錐面渦動展開理論研究；為了研究電主軸在不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性建立了一個五自由度的轉(zhuǎn)子動力學(xué)銑削模型，模型中考慮轉(zhuǎn)子偏心、不平衡磁拉力及切削力等對轉(zhuǎn)子動態(tài)特性的影響，并進行了不平衡磁拉力的推導(dǎo)分析與計算；模型建立后，基于牛頓-歐拉方程推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子動力學(xué)方程，并結(jié)合狀態(tài)空間模型、特征方程、阻抗法、系統(tǒng)初始條件等求解轉(zhuǎn)子動力學(xué)方程獲得解析解，利用M
6、ATLAB編寫數(shù)值仿真程序，仿真轉(zhuǎn)子在空切削、斷續(xù)切削下的動態(tài)特性，解析解也進一步驗證了理論仿真的正確性。為了研究轉(zhuǎn)子振動對所加工表面質(zhì)量的影響，利用基于點云的Z-map法建立工件模型，并考慮到進給速度及步長大小對表面質(zhì)量的影響進行工件表面網(wǎng)格劃分，仿真過程中根據(jù)刀位點（CLpoint）計算出刀觸點（CCpoint），并實時更新存儲表面形貌坐標(biāo)的二維數(shù)組，仿真完成后便可得到表面形貌仿真結(jié)果，通過與轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下切削實驗的對比可以看出理論研究與實驗有很好的一致性，這也說明了仿真算法的可行性與正確性。本課題通過理論指導(dǎo)實際
7、加工過程，為切削加工時不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子動態(tài)特性對加工表面的影響提供依據(jù)，避免了運用新型刀具或切削新材料時的反復(fù)試切過程，對于降低生產(chǎn)成本，提高加工效率，優(yōu)化切削參數(shù)具有重要意義。關(guān)鍵詞：超精密光柵銑削；表面生成；軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；動態(tài)特性-I-ABSTRACTAbstractUltra-precisionrastermilling(UPRM)isanadvancedmanufacturingtechnology,mainlyusedinthemanufactureofnon-symmetricfreeformcomponen
8、tswithsupermirrorquality,withoutanysubsequentpolishing,especiallysuitablefortheprocessingofopticalcrystalmaterialsspecial.InUPRM,duetotheadvantagesofhighspeeda
