切割机空气静压电主轴径向承载力及刚度的设计
机床主轴部件设计
机床主轴部件设计主轴部件是机床重要部件之一。
作为机床的执行件，其功能是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承轴承和安装在主轴上的传动件、密封件及定位元件等组成。
对于钻、镗床，主轴部件还包括轴套和镗杆等。
主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响，是打算机床性能和技术经济指标的重要因素。
一、主轴部件应满意的基本要求（1）旋转精度——主轴的旋转精度是指机床主轴部件装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向圆跳动和端面圆跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔以及主轴上其他相关零件的制造、装配和调整精度。
（2）刚度——主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下反抗变形的力量，通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力的大小来表示。
主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承和轴承座等刚度的综合反映。
因此，主轴的尺寸和外形，使用轴承的类型、数量、预紧程度和配置形式，传动件的数量及布置方式，以及主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件的刚度。
（3）抗振性——主轴部件的抗振性是指反抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的力量。
在切削过程中，由于各种因素引起的冲击力和交变力的干扰，使主轴产生振动。
抗振性差，表现为主轴部件工作时易产生振动且振幅较大，降低已加工表面质量和刀具寿命，加速传动件的磨损，诱发加工时的噪声，影响工作环境。
严峻的振动则可破坏刀具或主轴部件正常运转，使加工无法进行。
（4）温升及热变形——主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度上升，其尺寸、外形及位置发生变化，造成主轴部件的热变形。
主轴热变形可引起轴承间隙变化，温升后会使润滑油粘度降低，这些变化都会影响主轴部件的工作性能，降低加工精度。
（5）精度保持性——主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的力量。
电主轴的设计
学士学位论文系别：机电工程系学科专业：机械设计制造及其自动化名：运城学院2009年5月电主轴支承型式与润滑方式的设计系别：机电工程系学科专业：机械设计制造及其自动化*名：***指导教师：***运城学院2009年5月电主轴支承型式与润滑方式的设计设计总说明高速电主轴作为高速机床的核心功能部件，其性能好坏直接影响着机床的高速加工性能。
电主轴轴承的选择和配置以及相应的润滑，是保证电主轴性能的关键，具有重要的研究价值和意义。
本文在充分考虑了电主轴转速高、动平衡精度高、内装主轴电机及过盈连接等因素的基础上，介绍了高速电主轴轴承的主要润滑方式：喷油润滑油雾润滑脂润滑油气润滑等，并着重说明了油气润滑系统的原理及设计过程；介绍了电主轴轴承的主要典型类型：磁悬浮轴承动静压轴承陶瓷轴承等，系统分析了角接触陶瓷球轴承的性能优点及其配置形式；最后通过弹性力学和动力学理论推导得出了高速电主轴轴承内圈与转轴配合过盈量的计算公式。
本文对高速电主轴支承型式及润滑方式的研究可作为优化电主轴结构，改善机床高速加工性能的依据，有利于高速电主轴系统的整体设计及制造。
油气润滑，在学术界被称为“气液两相流体冷却润滑技术”，是一种新型的润滑技术，它与传统的单相流体润滑技术相比具有无可比拟的优越性。
它成功地解决了干油润滑和油雾润滑所无法克服的难题。
它适应了机械工业设备的最新发展的需要，尤其适用于高温、重载、高速、极低速以及有冷却水和脏物侵入润滑点的工况条件恶劣的场合。
由于它能解决传统的单相流体润滑技术无法解决的难题，并有非常明显的使用效果，大大延长了摩擦副的使用寿命，改善了现场的环境，因此正在得到越来越广泛的应用。
油气润滑系统主要由主站、两级油气分配器、PLC电气控制装置、中间连接管道和管道附件等组成。
主站是润滑油供给和分配，压缩空气处理、油气混合和油气流输出以及PLC 电气控制的总成。
根据受润滑设备的需油量和事先设定的工作程序接通气动泵。
压缩空气经过压缩空气处理装置进行处理。
电主轴设计的一些要点
电主轴设计的一些要点电主轴是工业生产中常见的一种装置，用于驱动工具进行旋转，广泛应用于机床、数控机床、木工机械、切割、打磨和加工中心等领域。
电主轴设计要考虑多个方面的因素，下面将详细介绍一些电主轴设计的要点。
首先，设计电主轴时需要根据具体工艺要求确定最大转速。
最大转速决定了工具的加工速度和加工质量。
根据工具直径和材料性质，可以计算出所需的最大转速。
其次，电主轴设计要考虑工作时产生的热量。
电主轴在高速运转过程中会产生大量的热量，如果不能有效散热，会导致电主轴温度升高，进而影响工具的使用寿命和样品质量。
因此，设计中应考虑适当的散热装置，如风扇和散热器，以保持电主轴的温度在合理范围内。
第三，电主轴的振动问题需要被重视。
高速运转时产生的振动会影响加工质量和工具的寿命。
为了减小振动，可以采用精确平衡和减震装置来提高电主轴的稳定性。
此外，可以采用颈缩小、减小惯性和增加刚度等措施来减小振动。
第四，选择合适的电机和轴承也是电主轴设计中的重要要点。
电机的功率和转矩必须满足工件需要的加工力矩，并能够提供所需的最大转速。
轴承的选择要考虑到负荷、转速和寿命等因素，以确保电主轴的正常运行。
第五，电主轴的刚性也是设计中需要考虑的重要因素。
刚性直接影响加工精度和稳定性。
为了提高刚性，应使用高强度材料，增加结构的强度和刚性，并采用适当的支撑结构。
第六，安全性是电主轴设计的重要考虑因素之一、应根据安全标准和规范设计相关保护装置，如限位开关、紧急停机按钮和防护罩等。
第七，电主轴的维护和保养也需要考虑在设计中。
电主轴使用一段时间后需要定期维护和保养，以延长使用寿命和保证性能稳定性。
设计时应考虑易维修和拆卸的结构，以便更好地进行维修和保养。
此外，电主轴还需要考虑重量、大小、制造成本等因素。
设计时应根据具体的应用场景和要求进行综合考虑。
综上所述，电主轴设计需要考虑转速、散热、振动、电机和轴承、刚性、安全性、维护和保养等方面的因素。
只有综合考虑这些要点，才能设计出性能优良、稳定可靠、安全高效的电主轴。
静压电主轴
静压电主轴静压电主轴是一种利用静电力来实现轴向定位和旋转的机械设备。
它主要由静电轴承、静电驱动器、传感器和控制系统等组成。
静压电主轴具有高精度、高刚度、低摩擦、低噪音等优点，在精密加工、光学仪器、半导体设备等领域有着广泛的应用。
静电轴承是静压电主轴中的关键部件，它通过静电力来支撑和定位主轴。
静电轴承由静电气膜和静电传感器组成。
静电气膜是由静电电极和绝缘层构成的，当电极上加上电压时，静电气膜中的电荷分布会改变，从而产生静电力。
静电传感器用于检测静电气膜中的电荷分布，以实现对主轴位置的控制。
静电驱动器是静压电主轴的动力源，它通过控制静电轴承上的电压来调节静电力的大小。
静电驱动器的控制系统可以根据传感器的反馈信号来调整电压，使得静电轴承中的静电力与外部负载相平衡，从而实现对主轴位置的精确控制。
静电驱动器一般采用闭环控制，通过不断调整电压来维持主轴在设定位置上的稳定运动。
静压电主轴具有高精度的定位能力，这得益于静电力的特性。
静电力是一种非接触力，在主轴和静电轴承之间不需要直接接触，因此可以避免摩擦和磨损。
同时，静电力的大小可以通过电压的调节来控制，可以实现对主轴位置的微调。
这使得静压电主轴在高精度加工和定位任务中具有很大的优势。
静压电主轴的应用非常广泛。
在精密加工领域，静压电主轴可用于精密磨削、车削、铣削等加工过程中，以实现高精度的加工效果。
在光学仪器领域，静压电主轴可用于光学分子束平台、光纤拉伸机等设备中，以实现对光学元件的精确定位。
在半导体设备领域，静压电主轴可用于半导体切割机、半导体封装机等设备中，以实现对半导体芯片的精确操作。
静压电主轴是一种利用静电力来实现轴向定位和旋转的机械设备。
它通过静电轴承和静电驱动器的配合，实现对主轴位置的高精度控制。
静压电主轴具有高精度、高刚度、低摩擦、低噪音等优点，在精密加工、光学仪器、半导体设备等领域有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，静压电主轴将会在更多领域中发挥重要作用，为工业生产和科学研究提供更多可能性。
空气静压电主轴系统中前套筒磨削工装设计
空气静压电主轴系统中前套筒磨削工装设计
郭忠华
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2022(58)3
【摘要】零件的精加工磨削工序对零件的精度具有决定性作用。
针对前套筒零件的材料、结构特点及精度要求制定合理的加工工艺流程,设计了一套高效、简单、实用的磨削内孔及外圆的夹具,效果显著,大大减少了操作者的装夹找正等辅助工作时间,提高了工作效率,降低了产品不合格率,成功解决了不规则形状外圆装夹磨削内孔的难题。
【总页数】4页(P21-23)
【作者】郭忠华
【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG5
【相关文献】
1.空气静压轴承在超高速微细孔钻削电主轴中的应用
2.基于空气静压轴系的转轴锥面跳动检测工装的设计
3.划片机空气静压电主轴径向轴承的设计
4.切割机空气静压电主轴径向承载力及刚度的设计
5.套套筒式动动静压压轴承磨磨削方方法改进
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动静压主轴_轴径尺寸允许转速_解释说明以及概述
动静压主轴轴径尺寸允许转速解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在机械制造领域，动静压主轴扮演着非常重要的角色。
它是一种使用液体或气体动静压力来支撑和控制轴向运动的主要装置。
通过利用流体的特性，可以实现高速旋转并减少摩擦损失，同时提高工作效率和精度。
为了充分发挥动静压主轴的优势，正确选择合适的轴径尺寸至关重要。
轴径尺寸决定了主轴的刚度、强度和耐受能力。
然而，在确定轴径尺寸时需要考虑到允许转速的限制。
本文将重点探讨动静压主轴和轴径尺寸允许转速之间的关系，并介绍相关的定义、原理、工作原理、应用领域以及影响因素和评估方法等内容。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行全面地阐述。
首先是引言部分，对整篇文章进行了概括性的介绍和阐述研究目的；其次是动静压主轴部分，包括定义和原理、工作原理以及应用领域的详细说明；接下来是轴径尺寸允许转速部分，包括定义和背景、影响因素分析以及预测和评估方法的探讨；然后是解释说明以及概述部分，将重点讲解动静压主轴重要性的解释说明、轴径尺寸对转速的影响机制的讨论，并对前文进行总结并提出建议或应用推广前景；最后是结论部分，对主要发现进行总结，并提出不足之处以及展望未来可能的研究方向。
1.3 目的本文目的在于深入了解动静压主轴和相关参数（如轴径尺寸允许转速）之间的关系，并通过对其原理和影响因素等方面进行分析，为工程师和研究人员在实际项目中正确选择动静压主轴提供指导。
文章将通过综合文献资料和实例研究来验证相关理论，并探讨进一步改进和优化该技术。
希望本文能够帮助读者更好地理解动静压主轴与轴径尺寸允许转速之间的关系，并为未来相关领域的研究和应用提供借鉴与启示。
2. 动静压主轴2.1 定义和原理动静压主轴是一种工业机械装置，用于支撑和驱动机械设备中的旋转部件。
它由一个主轴（通常为圆柱形）和润滑液压系统组成，利用动态和静态压力来减少摩擦和磨损，并提供稳定的旋转运动。
在动静压主轴中，通过润滑液体的高速运动产生的动态压力，以及由流体静压所产生的固定位置上的压力均可起到支承作用。
静压主轴原理
静压主轴原理
静压主轴是一种常用于机械加工中的重要设备，它利用静压原理来实现工件的高速旋转和精密加工。
静压主轴的工作原理是通过静压气体或液体在主轴内部形成薄膜，从而减少主轴与轴承之间的接触，降低摩擦力和磨损，提高旋转精度和稳定性。
本文将从静压主轴的原理、结构和应用等方面进行介绍。
首先，静压主轴的原理是利用静压气体或液体在主轴内部形成薄膜，从而与轴承分离。
这种薄膜可以减少摩擦力和磨损，提高主轴的旋转精度和稳定性。
静压主轴通常采用气体静压或液体静压的方式，通过压缩空气或液体在主轴内部形成薄膜，从而实现主轴与轴承的分离。
其次，静压主轴的结构通常包括主轴本体、静压装置、轴承和传动装置等部分。
主轴本体是静压主轴的核心部件，它承载工件和刀具，并通过静压装置形成薄膜来减少摩擦。
静压装置是实现静压效果的关键部件，它可以采用气体静压或液体静压的方式。
轴承是支撑主轴旋转的重要部件，它需要具有高速、高精度和高刚度的特点。
传动装置则是主轴与机床主轴之间的连接部件，可以通过电机或其它动力源来驱动主轴旋转。
最后，静压主轴广泛应用于数控机床、加工中心、磨床、车床等精密加工设备中。
它具有高速、高精度、高稳定性的特点，可以实现对工件的精密加工和高效加工。
静压主轴在航空航天、汽车制造、模具加工、医疗器械等领域都有着重要的应用价值，为提高加工质量和效率发挥着重要作用。
总之，静压主轴利用静压原理实现了工件的高速旋转和精密加工，具有重要的应用价值和发展前景。
通过对静压主轴的原理、结构和应用进行深入了解，可以更好地掌握其工作原理和操作技巧，为提高加工质量和效率提供有力支持。
电主轴技术讲座第二讲电主轴的基本参数与结构_二_
・电主轴技术讲座・Seminar on Motorized Spindle第二讲 电主轴的基本参数与结构(二)Lesson ⅡMain Specifications and Struc ture of Motorized Spindle (Ⅱ)周延 李中行5 润滑 滚动轴承在高速回转时,正确的润滑极为重要,稍有不慎,将会造成轴承因过热而烧坏。
当前电主轴主要有两种润滑方式。
(1)油脂润滑 是一次性永久润滑,不需任何附加装置和特别维护。
但其温升较高,允许轴承工作的最高转速较低,一般d m n 值在110×106以下。
在使用混合轴承条件下,其d m n 值可以提高25%～35%。
(2)油2气润滑 是一种新型的、较为理想的方式,图8为其润滑系统原理图。
它利用分配阀对所需润滑的不同部位,按照其实际需要,定时(间歇)、定量(最佳微量)地供给油2气混合物,能保证轴承的各个不同部位既不缺润滑油,又不会因润滑油过量而造成更大的温升,并可将油雾污染降至最低程度,其d m n 值可达119×106。
为了保证装置的正常工作,德国GMN 公司还规定:油2气润滑用油的清洁度要达到ISO4406的13/10级标准。
油2气润滑装置外观见图9。
油2气润滑装置一般由专业的润滑功能部件公司设计制造。
电主轴公司选购以后,设定不同的定时、定量值和选定含某种特别添加剂的油,再成套供应给电主轴用户。
其他润滑装置还有油雾润滑。
尽管其价格比较便宜,但它污染环境,损害工人健康。
国外电主轴公司已不再向用户提供油雾润滑装置。
6 轴承类型与润滑方式的组合 国外多数电主轴公司可以为套筒外径尺寸相同、功率相同的电主轴提供3种或2种轴承类型和润滑方式的组合。
它们分别具有不同的最高转速,以供用户选择。
例如,瑞士IBA G 公司提供的3种组合方式为:混合轴承配油2气润滑,最高转速为n 1;钢轴承配油2气润滑,最高转速为n 2;混合轴承配油脂润滑,最高转速为n 3。
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电子工业苣用ｉ殳备 － 专用设备制造研究 切割机空气静压电主轴径向承载力 及刚度的设计
李战伟１，２，王明权 ，贾月明 ｆ１．北京中电科电子装备有限公司，北京１００１７６； ２．中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京１０１６０１）
摘 要：径向承载力及刚度是影响切割机空气静压电主轴高转速下工作稳定性的重要因素，也 是切割机空气静压电主轴重要的设计指标。本文采用工程计算方法，对切割机空气静压电主轴径 向承载力及刚度进行设计计算。 关键词：切割机；空气静压电主轴；径向承载力；刚度 中图分类号：ＴＨ１３３．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—４５０７（２０１１）０９—００３９—０４
Ｄｅｓｉｇｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ Ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ Ｄｉｃｉｎｇ Ｓａｗ’Ｓ Ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ Ｓｐｉｎｄｌｅ
ＬＩ Ｚｈａｎｗｅｉ 一，ＷＡＮＧ Ｍｉｎｑｕａｎ 一，ＪＩＡ Ｙｕｅｍｉｎｇ 、 （１．ＣＥＴＣＢｅｉｊｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣＯ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｈｅ ４５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣＥＴＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１６０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ａｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｃｉｎｇ ｓａｗ’Ｓ ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ ｓｐｉｎｄｌｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｊｏｕｍａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ａｒｅ ｋｅｙ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｄｅｘｅｓ．Ｔｈｅ ｊｏｕｍａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｄｉｃｉｎｇ ｓａｗ’Ｓ ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ ｓｐｉｎｄｌｅ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｃｉｎｇ ｓａｗ；Ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ ｓｐｉｎｄｌｅ；Ｊｏｕｒｎａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ；Ｒｉｇｉｄｉｔｙ
切割机是将晶圆（ｗａｆｅｒ）分割成电路单元（ｄｉｅ） 的设备，是封装工艺线上关键设备。随着半导体行 业的快速发展，要求切割机具有更好的工作稳定 性。空气静压电主轴是切割机强力磨削的执行部 件，其径向承载力及刚度是影响切割机空气静压 电主轴高转速下工作稳定性的重要因素。 收稿日期：２０１１－０３．３０ 空气静压电主轴采用空气轴承支承，具有转速高、 精度高、功耗低、寿命长等优点；但由于其承载小、 刚度低等缺点导致了空气静压电主轴抗干扰能力 低，工作稳定性差【”。本文采用工程计算方法『２１’计 算径向轴承各节流小孔的节流压力比 ，对切割 机空气静压电主轴径向承载力及刚度设计计算。 专用设备制造研究 电子工业董用设置 ■ １径向承载力及刚度工程计算方法 １．１径向轴承结构 径向承载力即空气静压电主轴径向轴承承受 径向载荷的能力，由径向轴承结构及轴承参数决 定。径向轴承结构如图ｌ所示，由于轴承平均单面 间隙ｈ。比轴的直径２Ｒ小１×１０ 至１ Ｘ １０ 倍，可 近似认为轴承内径仍为２Ｒ。轴承为双排进气孔， 每排按周向均匀分布ｎ个进气孔（图中凡取８）。
图ｌ径向轴承结构图 考虑到气膜厚度比轴承半径 小１×１０ 至 １×１０ 倍，可略去圆柱表面曲率的影响，由此产 生的误差为０．１％左右［３］，将径向轴承的气膜沿 着ａ＝０的轴线（见图１）展开成平面，如图２所示。
图２径向轴承平面展开图 按节流孔数目将展开的气膜在圆周方向上分 ⑧（总第２００期）圈■圄皿
成ｎ等分，每一等分宽度ｂ＝２１ｖＲ／ｎ。假设气膜厚 度在每一等分中为常数，其值为该节流孔处的气 膜厚度值 （ ＝１，２，３，…ｎ）。并假设在任意等分 ｉ两节流孔间压力相等，其值为该等分节流孔后压 力 ，该等分内气体呈一维流动，沿 方向（轴 向）流向端面，其压力由孔后 降至端面的环境 压力 ，从节流孔到端面的压力分布见图３示，其 中节流孔处为原点０，垂直气膜方向为Ｏ 轴，顺 气流指向轴端方向为０ 轴。
Ｉ Ｉ／／／／／：／／／／／／／／／￣ ／／／ ／／／／ ｌ 。 。
｜。／／／／／ ／／／／／／／／／ ／／／／／／ ０
＾ Ｐｄ／
图３第等分从节流孔到端面的压力分布
１．２工程计算基本方程式 气体等温流动状态方程为：
ｐ＝ （１）１ Ｐ Ｐａ
一维流动气体运动方程为：
叼 ａ ａ ＝０ （２） ｕ ）
Ｏｐ——：：０
ｄ
其中，卵为气体黏度系数。 质量连续方程为： ，＾． ｍｉ＝ｂ Ｊ。ｐｕｄｙ （３）
其中，ｍ 是第ｉ个等分气体质量流量； ｈ 为第ｉ个等分的气膜厚度，ｈ ＝ｈｏ（卜ｏ￣ＣＯＳ ）， 其中 ＝ｅ／ｈ。， 为偏心率，ｅ为偏心距， 值在０～ １之间变化。 单个节流孔质量流量方程［４］为：
、／ 电子工业毫用设备 － ［ ｋ ２儿一 ）］‘ｆｌｉ＞／３ｋ１ （４）６４ 个 ｋ ２）‘ 卢 ≤ 其中， 为流量系数，通常取 ＝０．８；Ａ为节 流面积，Ａ＝÷耵ｄ ； Ｐ。为供气压力；ｋ为气体常数，对空气取ｋ＝１．４； 为节流压力比， ＝ｐ ／ｐｏ，对空气 ＝Ｏ．５２８。 径向轴承在垂直方向承载力为： Ｗ＝ｆｗＣｗＬＤＰｏ （５） 其中， 为考虑环向流效应的计算修正系数 ［一ｃｏｓｈ（６．３６（ｌ ／Ｄ）），－Ｉ］＋ｔａｎｈ（６．３６＿Ｌ￣＿） Ｌ＝ｏ．３１５ ＝＝＝＝＝＝＝：＝＝一＝（ Ｌ－１）／Ｄ—— 为径向轴承无量纲承载能力系数 ｓｉｎ ∑ ｃ０ｓ Ｋ 为第ｉ等分无量纲刚度系数 Ｋ ＝ 其中 ＝Ｐ。／Ｐ。，１／０ｒ为无量纲供气压力； ｔｌ＝Ｌ一２ｌ。 通过求解（１）～（４）式，得到各等分ｉ的节流 压力比 ，进而求解式（５）得到不同偏心率 对应 的 。通过拟合方程，可得到偏心率 和承载力 的关系曲线，并可求得轴承刚度ｋ。 ２切割机空气静压电主轴径向承载力及刚 度设计计算 切割机空气静压电主轴径向承载力及刚度设 计指标见表１所示。 表１切割机空气静压电主轴径向承载力及刚度设计指标 产品名称 径向承载力／Ｎ径向刚度／Ｎ・ｔ．ｚｍ 切割机空气静压电主轴 １００ １０ 径向轴承结构见图４所示。径向轴承轴向分 布有８排进气孔，每排在周向均匀分布有８个，共 专用设备制造研究 图４切割机空气静压电主轴径向轴承结构图 根据图４所示结构，可将径向轴承简化为４ 个双排进气孔轴承，单个双排进气孔轴承结构见 图５所示。
Ａ 图５径向轴承简化图 对于静压空气轴承，其节流孔直径ｄ越小，越 有利于增加轴承刚度，但孔径太小，加工工艺困难， ４，ＴＬ容易堵塞；孔径太大，影响轴承的刚度和气体 流量［５］；同时考虑到轴承内孔难度较大且高速空气 静压电主轴使用过程中对轴承的互换性要求。 确定轴承参数为： Ｒ＝１３ ｍｍ，ｎ＝８，Ｚ＝８，Ｌ＝４０ ｍｍ，ｄ＝０．３ ｍｍ， ｈ０＝０．０２０ ｍｍ；进气压力ｐｏ＝５．０５×１０ ｐａ。 计算得到切割机空气静压电主轴径向承载力 及刚度随偏心率 的变化曲线如图６、图７。 由图６可以看出，切割机空气静压电主轴径 向承载力随着偏心率的增加而增大；当偏心率 ＝０．２，即偏心距ｅ＝ ×ｈ０＝０．２×０．０１５×１０００＝３１ｘｍ 时，径向轴承承载力１００ Ｎ，该偏心距在径向轴承 允许范围内，因此径向轴承承载力满足设计要求。 由图７可以看出，径向轴承刚度随着偏心率 的增加而降低，在２０ Ｎ工作载荷作用下，主轴偏 心率为０．０４，刚度为３５．５ Ｎｌ，ｚｍ，满足设计要求。
（下转第４８页）
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逆吲 ＋ 一 专用设备制造研究 电孑工业毫用设置 － ４检测技术的最新进展 分析检测技术是确定取向功能以及理解取向 机理的非常重要的一个环节，所以不容忽视。下面 介绍检测方法及手段方面的进展。 ４．１表面构形观察 通常可用扫描电镜或原子探针显微镜来观察 取向层表面有无沟槽产生，获得所需的信息。 ４．２分子定向分布检测 最常用的方法是红外吸收谱分析。它是用偏 振的红外光在样品的不同方位角方向上作吸收分 析，根据已知的键对某个波长的吸收情况和分子 中键分布情况来确定分子的取向，该方法适用于 基板是对红外透明的材料。 ５结束语 摩擦取向具有稳定性高，可靠性好以及适合 大面积处理等优点，在短期内仍将是工业生产的 —工 ．址．喜屯—喜止— —址—址 ． 止 喜 —Ｓｔ．Ｓ （上接第４ｌ页） 图６切割机空气静压电主轴径向承载力随主轴 偏心率变化曲线 图７切割机空气静压电主轴径向刚度随主轴 偏心率变化曲线 主要技术；但摩擦取向工艺存在尘埃污染，静电危 害，非平面的基板难以应用，能耗高，不经济，在一 块基板上很难实现分区域不同方向取向等问题， 需要对传统的摩擦取向工艺继续研究；在取向材 料的研究方面，寻找适合各种预倾角要求的材料 已是各国关注的重点。
参考文献： ［１］ 刘永智，杨开愚，方官久，等．液晶显示技术［Ｍ］．北京： 电子科技大学出版社，２０００ ［２］ 范志新．液晶器件工艺基础［Ｍ］．北京：北京邮电大学出 版社，２０００ ［３］ 盛峰．液晶显示器取向工艺研究ｆＤ］．陕西：陕西科学技 术出版社，２００１
—址 ＳｌＬ．喜 ． Ｌ—｛｝Ｌ．址 驰．ＳＩ —址．址 —址—Ｓｌ上． 止 — ．址．址．ｓｌ上．址．毒止 作者简介： 王建雄（１９８０一），男，山西太原，助理工程师，本科， 工作于中国电子科技集团公司第二研究所，曾从事专用设 备的研发与制造，现从事市场营销。 刘永立（１９７９一），男，黑龙江明水县，工程师，本科， 工作于中国电子科技集团公司第二研究所，从事专用设备 的研发与制造。
３结论 采用工程计算方法，计算径向轴承各节流小 孔的节流压力比 ，对切割机空气静压电主轴径 向承载力及刚度进行设计计算，计算结果表明切 割机空气静压电主轴径向承载力及刚度能够满足 设计指标。
参考文献： ［１】 王云飞．气体润滑理论与气体轴承设计【Ｍ］．北京：机械 工业出版社，１９９９． ［２】 刘暾，刘育华，陈世杰．静压气体润滑［Ｍ］．哈尔滨：哈尔 滨工业大学出版社，１９９０． ［３］ 李群霞．高精度静压气体轴承静特性及振动特性的研 究【Ｄ］．哈尔滨：东北林业大学，２００４． ［４］ 彭万欢．静压气体径向轴承的静动特性【Ｄ】．北京：中国 工程物理研究院，２００６． 【５］ 李树森，孟庆鑫，刘暾．小孔节流静压气体轴颈轴承的 静态特性研究．润滑与密封［Ｊ］，２００６（２）：２０—２３．