機床電主軸動靜壓軸承性能的仿真和試驗研究

魏士杰，楊帥，胡文文，王建磊，賈謙，劉哲

(1.中國航發西安動力控制科技有限公司設計研究所，陜西西安 710077；2.西安理工大學機械與精密儀器工程學院，陜西西安 710048；3.西安交通大學城市學院機械工程系，陜西西安 710018)

0 前言

裝備制造業是發展國民經濟的基石，一個國家強大的裝備制造能力是其綜合實力的集中體現。以車代磨等先進加工方式的實現需要提高數控加工中心電主軸系統的設計及制造水平，提高電主軸高速下的剛度與回轉精度意義明顯。液體滑動軸承具有運動平穩、承載能力高、摩擦能耗低、支承剛度高等優點，因此可以選擇在高端數控機床中使用。

靜壓支撐的滑動軸承及液壓導軌已在數控機床中獲得了一定的應用，其設計的核心目標是提高數控基礎在加工時的精度。SHARMA、YADAV針對靜壓軸承利用JFO邊界條件的有限元方法獲得了軸承表面油膜壓力和氣蝕區域。KOTILAINEN、SLOCUM設計了一種內部節流的徑向靜壓軸承，用統計的方法計算了此軸承對制造誤差的均化效應，并通過試驗對計算方法進行了驗證。OSMAN等通過試驗研究了靜壓軸承的油膜厚度、油膜壓力、壓力分布以及流量等參數，發現油腔的尺寸和位置對靜壓推力軸承的性能有較大影響。針對數控銑磨床的電主軸與工作臺的靜壓軸承和雙向止推靜壓軸承，張從學建立了回轉精度誤差模型，并以該模型為基礎，分析了軸和軸瓦的幾種誤差對軸承回轉誤差的影響規律;金翔、李蓓智構建了電主軸剛度計算方法，并搭建了動剛度測試平臺，研究動剛度隨不同轉速的變化規律；……