彈性磨頭氣驅主軸的磨拋接觸特性研究*

陳登鈴，彭云峰，曾鑫龍，孟清輝，李陳磊

（廈門大學航空航天學院，廈門 361102）

主軸作為機床的核心部件之一，其加工特性是影響機床精度的關鍵因素[1]。目前，對主軸的研究主要集中于電主軸的加工特性上。錢木等[2]對磨拋電主軸和水潤滑電主軸進行了深入研究。Huang 等[3]比較了氣動軸承和滾珠軸承對電主軸動態性能的影響。Liu[4]和Wang 等[5]分別對電主軸的熱誤差進行了預測和特性分析。電主軸有效簡化了機床主軸系統的傳動和結構，顯著提高了機床的運動精度、靈敏度與運行穩定性[6]。然而，采用電機驅動的主軸大多體積大、制造成本高，并且電機內置的繞組和定子容易引起機床熱變形，增大加工誤差[4–5]。相比之下，空氣主軸是在沒有熱源的室溫環境中，由壓縮空氣驅動，故而不會產生因大幅溫升而引起的熱誤差，保證了加工的穩定性。在小扭矩、低載荷的磨拋中，采用氣驅主軸可以有效降低成本[7–8]。

彈性磨拋的去除機理在國內外也已經有廣泛的研究，Zeng 等[9]提出了一種結合工藝參數修正的Preston 方程模型，用于預測彈性磨具與鈷鉻合金的材料去除率。Pan等[10]建立了彈性磨具在多種運動模式下的去除函數模型。然而，現有的磨拋工藝特性研究大多基于機械主軸、電主軸及大型機床，并且多采用直徑較大的砂輪或氣囊[9–11]，其適用范圍受到限制，無法加工復雜結構工件。

因此，針對復雜結構工件的彈性磨拋，設計了一種體積小、重量輕、轉速高的柔性氣驅主軸，其結構如圖1所示[12]。……