[01259743]Z2-014单轴数控精密内圆磨床动静压床头箱工艺研究

(一)任务来源 “Z2-014单轴数控精密内圆磨床动静压床头箱工艺研究”是技术开发和横向委托攻关项目，合同双方为郑州大学和郑州第二机床厂。

(二)应用领域和技术原理 现代机械装备行业的发展需要先进的加工制造技术，各类精密加工机床急需提高主轴的加工精度和旋转速度，动静压轴承结合了静压轴承和动压轴承的优点，精度高、刚度大、寿命长、吸振抗振性能好，是提高轴承－转子系统转速和精度的有效手段，主要用于精密加工机械及高速、高精度机器设备如航空、航天发动机等的主轴。

本项目基于流体动静压轴承润滑理论，以有限元法作为结构设计工具，综合运用疲劳强度理论和重构分析技术，对Z2-014单轴数控精密内圆磨床动静压床头箱主要零部件进行了系统结构优化设计。在此基础上，对精密动静压主轴系统关键零部件的加工工艺进行了系列改进，采用主轴深冷处理工艺改善了主轴超精加工过程中的弯曲变形、热变形的情况;采用整体轴承强力冷却减少了阶梯型油腔加工过程中的变形;采用工序集约方法有效地提高了同轴度精度。这些工艺改进为动静压轴承功能部件的规范化、规模化生产与应用提供了一种精确、可靠、系统的方法。

（三）性能指标 Z2-014单轴数控精密内圆磨床动静压床头箱性能指标如下：

（1）转速：1500转/分～3000转/分;

（2）径向跳动：不大于1微米;

（3）径向刚度：不小于100牛顿/微米;

（4）预期试磨圆度：不大于1微米。

（四）与国外同类技术比较 国外高速高精密主轴技术由于研究较早，技术水平也处于领先地位，精密主轴已越来越多地应用到工业制造业中。国产精密主轴产品和国外的相比较，主要存在以下差距：

（1）在高转速方面，国外用于加工中心的精密主轴转速已达 75000 r/min，我国则多在 15000 r/min以内。

（2）在产品的品种、规格、数量和制造规模等方面，国产精密主轴仍然处于小量研发试制阶段，没有形成系列化、专业化，远不能满足国内数控机床和加工中心发展的需求。

（3）配套技术也有较大差距，如主轴电机矢量控制、交流伺服控制技术、精确定向技术、快速启动、停止等。所以目前国产的高转速、高精度数控机床和加工中心所用的主轴，仍然主要从国外进口。因此要大力发展主轴零部件的精密加工和精密装配新工艺、新工装研究。

（五）成果的创造性、先进性

Z2-014单轴数控精密内圆磨床动静压床头箱是项目组在应用动静压轴承技术基础上开发的一种机床功能部件，其工艺研究项目致力于将以往的动静压轴承单一零件的加工方法，模块化为机床的单元部件生产；将原有动静压轴承仅作为旧机床改造的工艺方法，提升为小批量生产的工艺方案使动静压轴承成为标准化、系列化的机床部件单元，推动机床行业磨床类机床设备主轴回转精度的提高。同时使动静压轴承技术研究成果产品化，为生产厂商创造可观的经济效益。

（六）作用意义（直接经济效益和社会意义）

当前国家大力扶持汽车产业及机械装备行业，而现代机械装备行业的发展需要先进的加工制造技术，各类精密加工机床急需提高主轴的加工精度和旋转速度，本项目开发研究为动静压轴承功能部件的规范化、规模化推广应用提供了一种精确、可靠、系统的工艺设计方法。为小批量生产过程提供了稳定的工艺保障，具有显著的经济效益和社会意义。