[發明專利]一種液體靜壓主軸的逆向制作方法

有效

• 申請號: 201210404048.X
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102902865A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 梁迎春;陳萬群;孫雅洲;張強;孫陽;蘇浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及液體靜壓主軸領域，一種液體靜壓主軸的制作方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，對產品零件的制造精度的要求越來越高，迫切需要超精密加工裝備與工藝技術。主軸作為超精密加工裝備的核心部件是超精密加工技術領域的核心與關鍵。液體動靜壓主軸以其高回轉精度、高動態剛度、高阻尼減振性和長壽命等性能優勢，在高速精密機床領域獲得廣泛應用。隨著對加工效率的關注，主軸的轉速不斷提高，主軸的動態性能對加工的影響不容忽略。因此，如何能設計制造出滿足加工需求的也體靜壓主軸已成為超精密加工裝備的核心與關鍵。目前液體靜壓主軸的設計過程多是基于靜力學設計，在設計之初并未考慮動力學的影響，這就容易導致所設計的液體靜壓主軸滿足靜力學要求而不滿足動力學要求，造成主軸設計的失敗。此外，以往的設計過程多是由液體靜壓主軸的結構設計出發，推得主軸的靜態性能，在由靜態性能來對動態性能進行預測，如果動態性能無法滿足設計目標就需要不斷的調整設計參數，使設計周期長，設計過程復雜。

發明內容

本發明是為了解決現有的液體靜壓主軸制作困難，以及無法在制作前對主軸的動態性能進行預測的問題，從而提供一種液體靜壓主軸的逆向制作方法。

一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，它由以下步驟實現：

步驟一、預設液體靜壓主軸的動力學設計目標，所述液體靜壓主軸的動力學設計目標的一階固有頻率為ω_n；

步驟二、根據機械結構設計準則選取一種液體靜壓主軸的結構形式，并執行步驟三；

步驟三、根據選取的液體靜壓主軸的結構形式建立液體靜壓主軸的參數化模型；

步驟四、根據步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀；

步驟五、判斷步驟四得到的液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀與步驟一中所述的動力學設計目標的一階固有頻率為ω_n之間的差值是否大于預設值ε，如果判斷結果為是，則執行步驟六，如果判斷結果為否，則執行步驟七；

步驟六、重新選取一種液體靜壓主軸的結構形式，并返回執行步驟三；

步驟七、將步驟四中液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀所對應的參數輸出；

步驟八、將步驟七所輸出的參數，根據液體靜壓原理及插值迭代算法，得到液體靜壓軸承的結構參數，用戶根據該結構參數，實現液體靜壓主軸的逆向制作。

步驟三中所述根據選取的液體靜壓主軸的結構形式建立液體靜壓主軸的參數化模型是采用商用有限元軟件ANSYS實現的。

步驟四中所述根據步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀是采用商用有限元軟件ANSYS實現的。

步驟八中所述插值迭代算法為二次插值法。

本發明可以給出滿足主軸動力學制作要求的結構參數，能夠實現液體靜壓主軸的逆向制作，實現在制作前對主軸的動態性能進行預測；本發明綜合運用機械動力學、液體靜壓原理及優化制作方法給出滿足制作要求的液體靜壓主軸的結構參數；本發明的方法實現了液體靜壓主軸的逆向制作，該制作方法效率高、操作簡單、結果可靠。

附圖說明

圖1是本發明的一種液體靜壓主軸逆向制作方法的流程示意圖，圖2是本發明選取的一種主軸結構形式的示意圖及結構參數示意圖，圖3是液體靜壓主軸的有限元模型示意圖；圖4是軸向液體靜壓軸承的結構參數示意圖，圖5是徑向液體靜壓軸承的結構參數示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1至5說明本具體實施方式，一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，它由以下步驟實現：

步驟一、預設液體靜壓主軸的動力學設計目標，所述液體靜壓主軸的動力學設計目標的一階固有頻率為ω_n；

步驟二、根據機械結構設計準則選取一種液體靜壓主軸的結構形式，并執行步驟三；

步驟三、根據選取的液體靜壓主軸的結構形式建立液體靜壓主軸的參數化模型；

步驟四、根據步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀；

步驟五、判斷步驟四得到的液體靜壓主軸的第一階固有頻率ω₀與步驟一中所述的動力學設計目標的一階固有頻率為ω_n之間的差值是否大于預設值ε，如果判斷結果為是，則執行步驟六，如果判斷結果為否，則執行步驟七；