超高速空氣靜壓電主軸動態(tài)性能流固耦合分析.pdf

1、伴隨多層高密度印刷電路板的發(fā)展，需要機(jī)械加工直徑小于0.2mm的印刷電路板超微細(xì)孔的數(shù)量呈迅猛增長的趨勢。因此，印刷電路板數(shù)控鉆床的轉(zhuǎn)速和精度要求也越來越高，超高速空氣靜壓電主軸作為PCB數(shù)控鉆床的核心元件，被大量應(yīng)用于PCB微細(xì)孔的鉆削?？諝忪o壓軸承由于其無磨損，高回轉(zhuǎn)精度，機(jī)械振動小，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，常用來作為超高速空氣靜壓電主軸的支承元件。但是由于空氣具有低粘度、可壓縮性等特點(diǎn)，使電主軸承載能力和剛度較小，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，影響P

2、CB數(shù)控鉆床的加工質(zhì)量。
　　本文通過研究空氣靜壓軸承的靜態(tài)承載性能、動壓效應(yīng)、主軸系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電主軸的動態(tài)特性，進(jìn)而掌握空氣靜壓電主軸的設(shè)計方法。本文的內(nèi)容主要從以下幾個方面展開:
　　1、在深入分析靜壓氣體潤滑理論的基礎(chǔ)上，建立Reynolds方程一般形式，應(yīng)用Ansys對空氣靜壓軸承的內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值計算，得到了氣膜壓力的分布規(guī)律，并計算出承載能力和剛度。研究了空氣軸承供氣參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜態(tài)特性的影響規(guī)律，

3、從而根據(jù)剛度，承載力等綜合因素，優(yōu)選出空氣靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　2、利用有限體積法分析軟件FLUENT，通過對軸承處于旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)的仿真分析，研究了軸承動壓效應(yīng)對其承載性能的影響。結(jié)果表明:空氣靜壓徑向軸承的動壓效應(yīng)，會隨著軸承轉(zhuǎn)速的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢。
　　3、對具有不同支承結(jié)構(gòu)的超高速微切削空氣靜壓電主軸進(jìn)行全參數(shù)三維實(shí)體建模，運(yùn)用流固耦合的有限元方法分析電主軸的多種結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行承載特性分析對比，優(yōu)選出了空氣靜