超高速空氣電主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著電子元器件微型化和各類電器功能復(fù)雜化，PCB電路板的集成度也越來(lái)越高，PCB板上的微細(xì)孔也越來(lái)越密集。為了提高密集孔的鉆削效率和改善微小孔的鉆削質(zhì)量，在PCB微細(xì)孔的鉆削過(guò)程中，常采用超高速空氣靜壓電主軸來(lái)鉆削。超高速電主軸最大的特點(diǎn)就是以氣體為潤(rùn)滑介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染、零摩擦、回轉(zhuǎn)精度高的加工目標(biāo)，氣體潤(rùn)滑在帶來(lái)了明顯優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也有著自身的不足點(diǎn)，其中氣體存在著不可避免的壓縮性致使高速電主軸在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
　　

2、針對(duì)電主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性兩類問(wèn)題，本文主要分為以下幾個(gè)板塊：徑向靜壓軸承和軸向止推軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、電主軸系統(tǒng)支承結(jié)構(gòu)形式的改善和提高、氣錘振動(dòng)和渦動(dòng)失穩(wěn)兩大動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題、實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題，主要內(nèi)容為以下幾個(gè)方面：
　　1.借鑒流體力學(xué)中氣體潤(rùn)滑的雷諾方程，通過(guò)計(jì)算將靜壓軸承中流體的雷諾數(shù)求出從而對(duì)所分析的流體狀態(tài)進(jìn)行確定，利用對(duì)軸承流體分析得到的壓力云圖可以分析出軸承間隙內(nèi)氣膜的承載能力和剛度情況；通過(guò)MA

3、TLAB軟件的數(shù)值分析功能結(jié)合氣體的潤(rùn)滑方程式將軸承關(guān)鍵的幾個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)與承載能力和剛度的關(guān)系規(guī)律曲線圖求出，從中優(yōu)選出最佳的結(jié)構(gòu)尺寸實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　2.通過(guò)分析出電主軸系統(tǒng)的徑向剛性特點(diǎn)并結(jié)合其剛度方程式一般形式的規(guī)律特點(diǎn)提出了添加支承件以及具體支承位置的假設(shè)；針對(duì)提出的假設(shè)對(duì)其進(jìn)行了4種經(jīng)典的不同支承結(jié)構(gòu)分析，依據(jù)分析的結(jié)果對(duì)其最佳的支承結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了優(yōu)選驗(yàn)證，有效的提高了電主軸的系統(tǒng)剛度。
　　3.將電主軸系

4、統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題分為動(dòng)靜態(tài)兩部分展開研究。其中靜態(tài)穩(wěn)定性的問(wèn)題就是氣錘振動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)氣體軸承的穩(wěn)定平衡方程式，運(yùn)用MATLAB軟件逐個(gè)將節(jié)流孔直徑、供氣壓力、氣腔半徑對(duì)氣錘振動(dòng)的影響作了分析研究；而針對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的渦動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象，則依據(jù)氣體軸承阻尼力公式對(duì)渦動(dòng)失穩(wěn)跟主軸軸徑轉(zhuǎn)速二者的關(guān)系作了分析，利用規(guī)律曲線圖對(duì)電主軸的渦動(dòng)速度、軸徑轉(zhuǎn)速跟阻尼系數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。
　　4.利用模態(tài)分析將主軸固有頻率以及各階變形類型求出，然后著重對(duì)