气体静压电主轴动态特性研究进展

摘要

气体静压主轴以其高速度、高回转精度、低摩擦功耗和长寿命等性能优势,在超精密机床领域获得了广泛应用.为适应高效超精密加工,将机床主轴与高速电机从结构上融为一体,还存在电机高速拖动能力衰减过快、电磁偏心激振、高频谐波激振和电机定转子发热严重以及主轴高速带来的温度效应和气流惯性效应等一系列技术难题.因此有必要对气体静压电主轴动态特性的影响因素进行系统分析和深入总结.分析了气体静压电主轴技术的技术现状以及存在的问题;在论述动态稳定性的基础上,从轴承结构、气体流动形态、电磁偏心激振和不平衡响应等四个方面对稳定性的影响进行评述;分析了轴承结构类型、轴承参数优化、表面粗糙度和轴颈倾斜对系统刚度特性的影响;综述了系统临界转速和电机转速-力矩特性以及主轴高速带来的温度变化和气流惯性对主轴系统的影响;围绕主轴的回转精度,对影响回转精度的主要因素、回转误差形成机理和测试与分离技术逐一评述;最后对气体静压电主轴技术的发展趋势进行预测和展望.