專利名稱：一種液體靜壓主軸的逆向制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體靜壓主軸領(lǐng)域，一種液體靜壓主軸的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對產(chǎn)品零件的制造精度的要求越來越高，迫切需要超精密加工裝備與工藝技術(shù)。主軸作為超精密加工裝備的核心部件是超精密加工技術(shù)領(lǐng)域的核心與關(guān)鍵。液體動靜壓主軸以其高回轉(zhuǎn)精度、高動態(tài)剛度、高阻尼減振性和長壽命等性能優(yōu)勢，在高速精密機床領(lǐng)域獲得廣泛應用。隨著對加工效率的關(guān)注，主軸的轉(zhuǎn)速不斷提高，主軸的動態(tài)性能對加工的影響不容忽略。因此，如何能設計制造出滿足加工需求的也體靜壓主軸已成為超精密加工裝備的核心與關(guān)鍵。目前液體靜壓主軸的設計過程多是基于靜力學設計，在設計之初并未考慮動力學的影響，這就容易導致所設計的液體靜壓主軸滿足靜力學要求而不滿足動力學要求，造成主軸設計的失敗。此外，以往的設計過程多是由液體靜壓·主軸的結(jié)構(gòu)設計出發(fā)，推得主軸的靜態(tài)性能，在由靜態(tài)性能來對動態(tài)性能進行預測，如果動態(tài)性能無法滿足設計目標就需要不斷的調(diào)整設計參數(shù)，使設計周期長，設計過程復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的液體靜壓主軸制作困難，以及無法在制作前對主軸的動態(tài)性能進行預測的問題，從而提供一種液體靜壓主軸的逆向制作方法。一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、預設液體靜壓主軸的動力學設計目標，所述液體靜壓主軸的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη;步驟二、根據(jù)機械結(jié)構(gòu)設計準則選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并執(zhí)行步驟—■ ·
---，步驟三、根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型；步驟四、根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl;步驟五、判斷步驟四得到的液體靜壓主軸的第一階固有頻率Oci與步驟一中所述的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη之間的差值是否大于預設值ε，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟七；步驟六、重新選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并返回執(zhí)行步驟三；步驟七、將步驟四中液體靜壓主軸的第一階固有頻率Oci所對應的參數(shù)輸出；步驟八、將步驟七所輸出的參數(shù)，根據(jù)液體靜壓原理及插值迭代算法，得到液體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)，用戶根據(jù)該結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)液體靜壓主軸的逆向制作。步驟三中所述根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。步驟四中所述根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。步驟八中所述插值迭代算法為二次插值法。本發(fā)明可以給出滿足主軸動力學制作要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)液體靜壓主軸的逆向制作，實現(xiàn)在制作前對主軸的動態(tài)性能進行預測；本發(fā)明綜合運用機械動力學、液體靜壓原理及優(yōu)化制作方法給出滿足制作要求的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)；本發(fā)明的方法實現(xiàn)了液體靜壓主軸的逆向制作，該制作方法效率高、操作簡單、結(jié)果可靠。


圖I是本發(fā)明的一種液體靜壓主軸逆向制作方法的流程示意圖，圖2是本發(fā)明選取的一種主軸結(jié)構(gòu)形式的示意圖及結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖，圖3是液體靜壓主軸的有限元模型示意圖；圖4是軸向液體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖，圖5是徑向液體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。
具體實施方式
·具體實施方式
一、結(jié)合圖I至5說明本具體實施方式
，一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、預設液體靜壓主軸的動力學設計目標，所述液體靜壓主軸的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη;步驟二、根據(jù)機械結(jié)構(gòu)設計準則選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并執(zhí)行步驟—■ ·
---，步驟三、根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型；步驟四、根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl;步驟五、判斷步驟四得到的液體靜壓主軸的第一階固有頻率Oci與步驟一中所述的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη之間的差值是否大于預設值ε，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟七；步驟六、重新選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并返回執(zhí)行步驟三；步驟七、將步驟四中液體靜壓主軸的第一階固有頻率Oci所對應的參數(shù)xl、χ2、x3……xn (其中包含液體靜壓軸承的剛度)參數(shù)輸出；步驟八、將步驟七所輸出的參數(shù)，根據(jù)液體靜壓原理及插值迭代算法，得到液體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)yl、y2、y3……yn，用戶根據(jù)該結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)液體靜壓主軸的逆向制作。本發(fā)明可以給出滿足主軸動力學制作要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)液體靜壓主軸的逆向制作，實現(xiàn)在制作前對主軸的動態(tài)性能進行預測；本發(fā)明綜合運用機械動力學、液體靜壓原理及優(yōu)化制作方法給出滿足制作要求的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)；本發(fā)明的方法實現(xiàn)了液體靜壓主軸的逆向制作，該制作方法效率高、操作簡單、結(jié)果可靠。
具體實施方式
二、本具體實施方式
是具體實施方式
一所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法的進一步限定，步驟三中所述根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。
具體實施方式
三、本具體實施方式
是具體實施方式
一所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法的進一步限定，步驟四中所述根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。
具體實施方式
四、本具體實施方式
是具體實施方式
一所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法的進一步限定，步驟八中所述插值迭代算法為二次插值法。
具體實施方式
五、本具體實施方式
是具體實施方式
一所述的一種液體靜壓主軸的 逆向制作方法的進一步限定，步驟一中預設液體靜壓主軸的動力學設計目標是根據(jù)加工需求確定的。
權(quán)利要求
1.一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，其特征是它由以下步驟實現(xiàn) 步驟一、預設液體靜壓主軸的動力學設計目標，所述液體靜壓主軸的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη; 步驟二、根據(jù)機械結(jié)構(gòu)設計準則選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并執(zhí)行步驟三； 步驟三、根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型； 步驟四、根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl ； 步驟五、判斷步驟四得到的液體靜壓主軸的第一階固有頻率Qci與步驟一中所述的動力學設計目標的一階固有頻率為ωη之間的差值是否大于預設值ε，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟七； 步驟六、重新選取一種液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式，并返回執(zhí)行步驟三； 步驟七、將步驟四中液體靜壓主軸的第一階固有頻率Qci所對應的參數(shù)輸出； 步驟八、將步驟七所輸出的參數(shù)，根據(jù)液體靜壓原理及插值迭代算法，得到液體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)，用戶根據(jù)該結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)液體靜壓主軸的逆向制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，其特征在于步驟三中所述根據(jù)選取的液體靜壓主軸的結(jié)構(gòu)形式建立液體靜壓主軸的參數(shù)化模型是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，其特征在于步驟四中所述根據(jù)步驟三中建立的液體靜壓主軸的參數(shù)化模型計算得到液體靜壓主軸的第一階固有頻率Otl是采用商用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，其特征在于步驟八中所述插值迭代算法為二次插值法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，其特征在于步驟一中預設液體靜壓主軸的動力學設計目標是根據(jù)加工需求確定的。
全文摘要
一種液體靜壓主軸的逆向制作方法，涉及液體靜壓主軸領(lǐng)域。它是為了解決現(xiàn)有的液體靜壓主軸制作困難，以及無法在制作前對主軸的動態(tài)性能進行預測的問題。它首先根據(jù)加工需求提出設計液體靜壓主軸的設計目標，然后根據(jù)機械結(jié)構(gòu)設計準則確定出主軸的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)形式建立主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算相應參數(shù)變量所對應的主軸的第一階固有頻率w0，并將w0與設計目標ωn相比較，若差值非正，則將ω0所對應的參數(shù)輸出，并由液體靜壓原理迭代出合適的液體靜壓軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)完成液體靜壓軸承的逆向制作；反之，則說明采用該種結(jié)構(gòu)形式的主軸無法滿足設計要求，需要改變主軸的結(jié)構(gòu)形式，然后再次進行計算。本發(fā)明適用于液體靜壓主軸的動力學制作。
文檔編號G06F17/50GK102902865SQ201210404048
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者梁迎春, 陳萬群, 孫雅洲, 張強, 孫陽, 蘇浩 申請人:哈爾濱工業(yè)大學