超精密機床導軌卸荷系統(tǒng)結構設計與優(yōu)化.pdf

1、本文設計了一種新型的、運用于“大型非球曲面光學零件超精密加工機床”(總裝備部預研項目)的主導軌卸荷系統(tǒng)。該卸荷系統(tǒng)既有機械式卸荷量恒定的特點，又有靜壓氣體潤滑的無摩擦、運行平穩(wěn)等優(yōu)點，而且還能夠精確調(diào)節(jié)卸荷量。
　　分析了卸荷系統(tǒng)對精密導軌精度的影響，設計了卸荷系統(tǒng)總體結構。設計了一種特殊的卸荷彈簧機構，該機構可以將精密導軌的負荷連接到卸荷浮板上，并且能夠精確調(diào)整卸荷量的大小。設計了卸荷浮板結構，并計算了卸荷浮板在不同供氣壓力下的

2、氣膜厚度、承載能力和氣膜剛度。設計并校核了卸荷梁的彎曲強度。綜合計算結果表明：本文討論的卸荷系統(tǒng)卸荷量應在1000Kg以上，供氣壓力應在0.5～0.6MPa之間。
　　通過加載不同載荷量的方法，測量了卸荷彈簧剛度；用“單尺反轉誤差分離法”，測量了卸荷系統(tǒng)作用下的導軌直線度精度。結果表明：該卸荷系統(tǒng)能夠保證導軌高直線度要求，當卸荷量為1200Kg時，主導軌直線度達到了0.375μm/600mm。
　　分析了當卸荷量大于1000

3、Kg、供氣壓力大于0.5MPa時，卸荷系統(tǒng)產(chǎn)生的“氣錘”現(xiàn)象，用排除法以及靜壓氣體不穩(wěn)定性理論，分析了引起“氣錘”現(xiàn)象的原因是：加載卸荷量以后，卸荷浮板彎曲變形，破壞了正常的氣膜間隙，卸荷浮板氣浮面中間凹起，增大了氣浮面的容積效應。
　　用有限元軟件ANSYS，對卸荷浮板在不同卸荷量下的變形建模求解；根據(jù)有限元計算結果，得到了當卸荷浮板氣浮面Y方向變形小于12.5μm時，能夠避免“氣錘”現(xiàn)象的產(chǎn)生。繪制了關于矩形氣浮面的穩(wěn)定界限曲

4、線圖，在圖中給出了氣浮面傾斜角度與供氣壓力相對于“氣錘”振動的穩(wěn)定區(qū)域。用電感儀測量了卸荷浮板在不同卸荷量下的變形，測量結果與有限元計算結果相吻合，說明卸荷浮板有限元建模及計算結果正確，對卸荷浮板氣浮面的分析正確可靠。
　　分析了當卸荷量為1400Kg時的卸荷浮板有限元計算結果，對卸荷浮板結構提出幾點修改建議，優(yōu)化計算了修改結構后的卸荷浮板筋高，得到當筋高大于65mm時，能夠保證氣浮面Y方向變形小于12.5μm，能夠保證當卸荷量大