静压轴承内孔切入式磨削的成圆过渡过程及其规律研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gift19852003
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液体静压主轴由于其承载能力高、刚度好,寿命长和特有的“误差均化效应”等优点,故常被用作精密、超精密机床的核心部件。液体静压轴承作为液体静压主轴的支撑零件,其内孔圆度直接影响液体静压主轴的平衡位置和回转精度。内圆磨削是形成液体静压轴承内孔最终尺寸精度、轮廓精度和表面粗糙度的重要手段,虽然已有很多学者建立过各种模型对内外圆磨削过程进行模拟仿真,但是对于给定的磨削系统和初始圆度该如何选择高效的磨削策略,以及对于给定的磨削系统和磨削策略该如何预测最终的磨削精度,利用现有的模型还不能实现有效的模拟,亟需研究解决。本文主要研究工作如下:(1)根据磨削系统的结构参数以及磨削过程满足的边界条件,进一步考虑内孔切入式磨削过程中砂轮主轴系统和工件主轴系统之间的耦合关系,建立了综合考虑主轴回转精度和工件初始形状误差内孔切入式磨削的双转子系统动力学模型。(2)利用Newmark-β法对动力学模型瞬态响应进行求解。基于模拟材料去除和圆度变化的内孔切入式磨削过渡过程的迭代算法,实现了内孔切入式磨削过渡过程的定量仿真。通过分析内孔切入式磨削过程中工件瞬时(总)材料去除量、砂轮瞬时(总)磨损量、主轴振动位移量、工件内孔圆度误差随时间变化的图像,揭示了内孔切入式磨削过渡过程中各个参数的变化情况以及圆度误差的形成机理。(3)基于液体静压轴承内孔切入式磨削系统的结构参数和磨削工艺参数,研究揭示了砂轮主轴系统结构参数、头架主轴系统结构参数、动平衡精度等级以及磨削工艺参数对加工工件内孔最终圆度误差的影响规律。(4)通过计算出使主轴轴端位移在受载情况下达到最小值时的两支撑轴承之间跨距,优化主轴结构参数。基于切入式磨削的理论基础,提出优化磨削加工质量和加工效率的方法。基于内孔切入式磨削双转子动力学模型和模拟材料去除的算法,利用MATLAB中的GUI平台设计了一款用于仿真内孔切入式磨削成圆过渡过程的软件。(5)搭建了测试液体静压轴承内孔切入式磨削最终圆度的实验台,对不同砂轮转速和工件转速条件下,工件最终圆度误差进行了测量,通过仿真数据与实验数据对比分析验证了本文提出的模型和算法的有效性。结果表明:相同磨削系统结构参数和磨削工艺参数条件下的实验结果与仿真结果比较接近。本文研究工作为液体静压轴承内孔切入式磨削的过渡过程提供了基础模型,同时也为内圆磨削的圆度预测和磨削工艺优化提供了工程参考。
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作为自然界最重要的过程之一,生物固氮将太阳能转化为化学能,并以氨(NH3)为主要产物,这对于植物、动物和其他生命形式至关重要。人类迫切需要开发人工固氮方法来平衡全球氮循环。在此领域中,光催化提供了一种可持续的途径,光催化固氮是化学和非均相催化领域有潜力的研究方向之一。铋基光催化剂具有化学稳定性高、毒性低和成本低的特点;此外,高电导率和合适的固有带隙使它们具有良好的光激发活性,是近年来备受关注的半导