[发明专利]基于微扰动的气浮主轴轴向动刚度自适应装置及方法

摘要

本发明公开了基于微扰动的气浮主轴轴向动刚度自适应装置及方法。目前，气浮主轴的刚度在加工时无法实现实时调节。本发明包括框架、主轴、径向轴承一、径向轴承二、气浮止推轴承一、气浮止推轴承二、柱形压电陶瓷促动器和微位移电容传感器。本发明利用气浮轴承在微扰动的作用下使得主轴的动刚度变化这一特性，通过微位移电容传感器测量气浮主轴轴向振动幅度，间接得到气浮止推轴承的动刚度是否满足加工要求；若不满足要求，则使柱形压电陶瓷促动器带动气浮止推轴承产生微幅振动。本发明通过改变振动频率来改变气浮止推轴承的动刚度，进而实现主轴轴向动刚度的自适应在线调节。

主权项

1.基于微扰动的气浮主轴轴向动刚度自适应装置，包括框架、主轴、径向轴承一、径向轴承二、气浮止推轴承一和气浮止推轴承二，其特征在于：还包括柱形压电陶瓷促动器和微位移电容传感器；所述主轴的一端置于框架的中心槽内，主轴上设有轴肩，轴肩置于框架的径向环形槽内；所述框架的径向环形槽与中心槽连通；所述的气浮止推轴承一和气浮止推轴承二均包括一体成型的连接部和气浮支承部；气浮支承部开设有沿周向均布的四个以上止推轴承节流孔；气浮止推轴承一和气浮止推轴承二均套置在主轴上，且同轴设置；气浮止推轴承一和气浮止推轴承二均置于框架的径向环形槽内，且分设在主轴的轴肩两侧；气浮止推轴承一的连接部和气浮止推轴承二的连接部固定；气浮止推轴承一和气浮止推轴承二的气浮支承部侧壁与轴肩之间均设有间隙，气浮止推轴承一和气浮止推轴承二的气浮支承部中心孔与主轴圆柱面之间均设有间间隙；两个柱形压电陶瓷促动器关于主轴中心轴线对称布置，且分别置于框架的一个轴向槽内；两个柱形压电陶瓷促动器的预紧端均与气浮止推轴承一固定，输出端均与框架固定；所述的径向轴承一和径向轴承二均开设有沿周向均布的n个径向轴承节流孔组，n为大于或等于4的偶数；所述的径向轴承节流孔组包括沿轴向间距布置的k个径向轴承节流孔，k≥4；径向轴承一和径向轴承二均套置在主轴上，且均与气浮止推轴承一同轴设置；径向轴承一和径向轴承二的内侧壁与主轴圆柱面之间均设有间隙；径向轴承一和径向轴承二的外侧壁均与框架的中心槽固定；气浮止推轴承一比气浮止推轴承二靠近框架的中心槽外端设置；气浮止推轴承一和气浮止推轴承二均设置在径向轴承一和径向轴承二之间；所述的微位移电容传感器固定在框架上，并与径向轴承一同轴设置；微位移电容传感器正对主轴置于框架中心槽内的那端端面。/n