空气弹簧调平系统研究.pdf

设备设计/诊断维修/再制造
现代制造工程( Modern Manufacturing Engineering)
2012年第11期
空气弾簧调平系统研究
夏欢,吉方,陶继忠
(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,绵阳621900)
摘要:空气弹簧隔振系统应用于超精密加工设备,其姿态倾斜将为超精密加工引入误差。针对超精密机床采用气浮导
轨、气浮主轴刚度相对液压主轴较低、抵抗空气弹簧的倾斜能力较差的特点,建立机床倾斜的数学模型,分析倾斜对加
工度的影响,得到系统需要的调平精度。根据计算的充/放气量,设计调平控制系统控制四点攴撑空气弹簧系统中的
三点,保持机床的水平复位精度达到±0.02mm以内。该调平控削系统可以根据气浮导轨运动速度,实现空气婵鏺隔振
系统的主动控制。
关鞬词:空气弹簧;超精密加工;调平系统;主动控制
中图分类号:TH16文献标志码:A文章编号:1671-3133(2012)11-0104-04
Research of air spring leveling system
Xia Huan Ji Fang, Tao Jizhong
( Institute of Mechanical Manufacturing Technology, China Academy of
Engineering Physics, Mianyang 621900, Sichuan, China
Abstract: When air spring vibroisolating system is applied to ultra-precision machining equipment, its tilting posture will bring er
ror to ultra-precision machining, As the ower stiffness of gas slide and gas spindle to the h draulics machine is baddish to resist
the incline of air spring, the mathematics model of inclined machine is built, and the influence of machining precision is analyzed
to gain the precision of leveling system. Based on the calculation quantity of the charge and deflation, a set of leveling control sy-
tem controlling the three-point of the four-point support air spring was desiged to keep the level replacement precision within
D 02mm of the foundation. This leveling eontrol system can achieve active control of air spring vibroisolating system accordin
Lo the alliletics speed o[ gus slide
Key words: air spring; ultra-precision machining; leveling system; artive control
0引言
制方案,实现空气弹簧的水平复位主动控制
箔着超精密测量和加工技术的不断发展,外界振
机床模型
动对加工和测量设备的影响越来越不容忽视一,特别
单点金刚石飞切机床模型如图1所示,主要由气
体现在光学元器件的加工和测量过程中。理想的隔浮主轴、气浮导轨、工作台、床身和空气弹簧等几部分
振是实现超精密加工和测量的必要条件。月前国内构成,为降低机床重心高度,空气弹簧隔振采用悬挂
普遍采用空气弹簧系统实现对外界振动的隔离。对式,使机床重心处在4个空气弹簧上表面构成的平面
空气弹簧隔振控制按控制机理可分为被动控倒和主内。当气浮导轨承载工作台运动时,机床床身将发生
动控制两大类。被动控制由于不需要外界能源,装置倾斜,气浮导轨和气浮主轴的刚度不是无穷大且不相
结构简单,在许多场合下减振效果与可靠性较好,得等,使得气浮主轴的转子和工作台相对于机床床身的
到广泛应用。但随着科学技术的发展,以及人们对振倾斜角不同,对被加工工件的面型将产生影响。空气
动环境要求越来越高,被动控制已难满足要求に。本弹簧采用被动隔振控制,控制精度低。只有提高空
文根据对被动控制空气弹簧系统的分析,提出主动控弹簧的水平复位精度才能忽略主轴的转子和工作台
中国下程物理硏究院机械制造工艺研究所所长基金资助项目
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