1、隨著機床加工精度的逐步提高,超精密切削加工已經進入納米切削加工領域,可以直接加工出表面粗糙度幾納米、面形精度數百納米的平面以及各種曲面元件。但隨著光學、電子等現代科學技術的發(fā)展,超精密切削加工表面的質量仍不能滿足其使用性能需求,隨之而來對超精密加工設備性能的要求越來越高。因此,如何進一步提高超精密切削加工設備的性能進而提高加工表面的質量成為超精密加工領域面臨的重要課題。
　　本文主要基于超精密飛切加工表面切向波紋度生成機理對機床立

2、式靜壓主軸系統(tǒng)的靜動態(tài)特性及測試系統(tǒng)展開研究。在超精密飛切加工機床主軸系統(tǒng)徑向推力聯合氣體靜壓軸承靜態(tài)特性分析的基礎上,理論分析了主軸轉子回轉過程中陀螺力矩的影響規(guī)律,得到主軸轉子偏擺運動規(guī)律;通過建立主軸系統(tǒng)質量剛度模型研究了加工過程中間斷切削沖擊力對主軸系統(tǒng)的影響及其產生的結果;對機床主軸轉子系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的模態(tài)分析與計算,證明了主軸系統(tǒng)刀盤部件在切削力作用下的模態(tài)振動是加工表面波紋度產生的主要原因,并提出了抑制措施。建立了飛切加工

3、機床立式主軸回轉運動在線測試系統(tǒng),分別對主軸準靜態(tài)、空轉運行、切削加工狀態(tài)下主軸回轉運動狀態(tài)進行了系統(tǒng)的測試與分析,得到了各個狀態(tài)下主軸回轉運動的數值表征與運動規(guī)律,掌握了主軸的回轉運動狀態(tài)。
　　論文首先從機床主軸系統(tǒng)的靜壓軸承結構著手進行分析,建立了軸承壓力氣膜模型,分析了軸承結構參數對軸承主要的靜態(tài)參數的影響規(guī)律;理論分析了主軸回轉過程中的陀螺效應現象,推導出適合于飛刀切削加工機床主軸的主軸轉子陀螺力矩數學模型,得到了主軸轉

4、子偏擺角度運動規(guī)律;分析了主軸系統(tǒng)由于質量不平衡引起主軸回轉運動中同步與異步渦動產生的原因,得到了系統(tǒng)剛度、阻尼、轉子質量等物理量對同步渦動的影響規(guī)律。
　　建立了主軸系統(tǒng)質量-剛度等效模型及相應的運動微分方程,得到了主軸主要部件剛度與質量變化時主軸激振頻率的變化規(guī)律;建立了主軸系統(tǒng)的動力學模型,計算分析了主軸系統(tǒng)的各階固有頻率及振型,在此基礎上,利用有限元法及主軸系統(tǒng)模態(tài)實驗驗證了理論分析結果的正確性,證明了主軸系統(tǒng)刀盤部件在切

5、削力作用下的模態(tài)振動是加工表面切向波紋度產生的根本原因,并提出了抑制措施。
　　建立了超精密飛切加工機床立式主軸回轉運動在線測試系統(tǒng);理論分析了標準球安裝誤差與電容傳感器探頭安裝誤差對測試結果的影響規(guī)律,通過實際測試結果分析了傳感器探頭支撐結構對測試結果的影響;針對超精密飛切加工機床主軸測試環(huán)境的要求,對傳感器噪聲信號、液壓系統(tǒng)、導軌系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等對測試結果的影響做了系統(tǒng)的分析,得到了這些影響因素的特征頻率以及對測試結果的影響規(guī)