【摘 要】
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液体静压导轨是超精密磨床的重要基础部件,其动力学性能直接影响机床整机的动态特性,是影响机床亚微米级加工精度稳定性的重要因素。尤其是在一些光学器件、物理实验标靶等高陡度零件超精密磨削加工过程中,外部激振频率带宽大、能量高,液体静压导轨微振动等动力学现象不可忽略。为此,本文对液体静压导轨支承性能及超精密磨床整机动态特性开展如下研究:（1）建立了表征油垫内部压力分布的Reynolds方程,基于有限元法与
【基金项目】
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国家重点研发计划项目:高刚度超精密静压轴承关键技术,编号:2020YFB2007600； GF基础科研某科学挑战专题方向二（难加工金属材料复杂曲面零件极端制造基础研究）子课题:精密多轴联动机床高刚度功能部件的动态响应性能增强机制,编号:TZ2018006； 国家自然科学基金面上项目:基于非高斯粗糙表面重构的超精密液体静压导轨微流场
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液体静压导轨是超精密磨床的重要基础部件,其动力学性能直接影响机床整机的动态特性,是影响机床亚微米级加工精度稳定性的重要因素。尤其是在一些光学器件、物理实验标靶等高陡度零件超精密磨削加工过程中,外部激振频率带宽大、能量高,液体静压导轨微振动等动力学现象不可忽略。为此,本文对液体静压导轨支承性能及超精密磨床整机动态特性开展如下研究:（1）建立了表征油垫内部压力分布的Reynolds方程,基于有限元法与NewtonRaphson法构建了数值迭代求解方法,形成了从高质量网格划分到高精度仿真计算的完整计算方法,解决了静压支承性能计算多依赖于经验公式难以兼顾计算精度与效率的问题。（2）推导了油垫-导轨结合面支承性能参数计算方法,开发了液体静压轴承动力学性能仿真软件,研究了油腔深度与油垫倾角对油垫-导轨结合面支承性能的影响规律,搭建了支承性能验证平台,油垫承载力、油腔压力、流量误差分别为11.7%、4.8%、2.6%,满足项目指标。（3）计算了实际工况下油垫-导轨结合面的动力学参数,将各主要结合面的状态差异考虑在内,解决了超精密磨床动力学建模过程中忽略同类结合面之间动力学参数差异导致计算精度下降的问题。采用弹簧-阻尼单元近似模拟结合面,分析了机床模态及加工末端在扫频激励下的振动响应情况,发现影响磨床加工精度的敏感频率为143Hz、185Hz、300Hz。（4）搭建了机床动态特性测试系统,验证了机床动态特性分析结果的准确性。结果表明机床X、Z轴两部分固有频率最大误差分别为8.50%、18.36%,实验数据与理论计算结果吻合较好,满足项目要求。研究结果指导了超精密磨床研制与工件加工。
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