砂轮修整器整体式气浮导轨的动态性能研究

【摘要】在工业发展过程中,对产品精度更高的要求直接促使了生产零部件以及加工零部件的机器设备更进一步改良,以满足精度要求。在精加工中有一个重要部分就是对工件进行磨削,而磨削通常是用砂轮来实现。但长时间磨削工作的砂轮,必然会产生边缘磨损,影响磨削效果,影响工件精度,这时候就得对砂轮进行修整。要将磨损的砂轮重新修整为可以满足磨削要求的砂轮,那么对砂轮进行修整的砂轮修整器的性能、精度就成了主要影响因素。理想的整体式气浮导轨在工作中,动导轨和定导轨之间应该是等间隙,并且对应的动导轨两侧气膜应该是等厚度,本文将这种导轨位置称为理想位置。然而整体式气浮导轨承受偏载后,将导致导轨间隙不相等,厚度也不相等,这就会改变与动导轨固连的金刚笔理想的空间坐标；并且由于气膜厚度极小,导轨间很小的偏角就有可能引起刮蹭,影响轴承稳定性。本文把整体式气浮导轨应用在Y7125磨齿机砂轮修整器的导向支承运动部件,在对整体式气浮导轨受偏载运动时的性能加以研究分析的基础上,给出了一套通过调整各个节流孔节流面积,消除导轨偏斜问题,提高气浮导轨工作精度的设计方法。本文首先将动态导轨,按照时间节点简化成静态进行研究。基于雷诺控制方程,气体流量守恒定律,对导轨偏载时的承载力,偏载力矩等参数利用有限差分等数值算法进行分析。再利用反推法,即以偏载时导轨的承载力和偏载力矩以及理想气膜厚度(即导轨位于理想位置时气膜的厚度)为约束条件,通过嵌套程序对每个节流孔的节流面积进行调整,最终算得一组节流孔的节流面积值。这些数据从理论上就可以使得导轨在偏载和偏载力矩不变的情况下,导轨位置恢复为理想位置。最后,通过控制可变节流孔使各个节流孔节流面积等于上述求得数据,这样就使修整器定导轨与动导轨间的气体压力抵消金刚笔切削力给导轨带来的偏载和偏载力矩,使原来导轨四周的非等间隙气膜变为等间隙等厚度气膜。如此,从理论上使导轨回归理想工作轨迹,减小了由于导轨受偏载从而位置产生偏斜对金刚笔的工作坐标所造成的误差。并且根据可变节流孔的可控制性,如果结合数控技术,通过把各个时间节点上的静态调整连串起来,就能使气浮导轨在运动中随时调整。如此增强了整体式气浮导轨在运动中的可调性,使其在动态工作中始终达到理想空间坐标,从而大大提高修整器的动态工作精度。
【作者】宋伟；
【导师】张君安；
【作者基本信息】西安工业大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】可变节流器；整体式气浮导轨；砂轮修整器；有限差分；

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