CN113232177B 一种飞切机床纳米调姿补偿装置及低频形状误差抑制方法 （中国工程物理研究院机械制造工艺研究所）

一种飞切机床纳米调姿补偿装置及低频形本发明公开了一种飞切机床纳米调姿补偿的静动态参数建立断续切削力作用下气浮主轴模型预测的轴线倾角摆动轨迹进行补偿反姿态所需的各位移驱动支撑点的伸缩量转化为位移浮主轴的轴线相互平行进行轴线摆动误差补偿。本发明有效解决现有加工机床加工表面存在的2床纳米调姿补偿装置包括底座(101)和支撑部(102)，支撑部(102)设有供加工工件固定的安装平台(104)，所述支撑部(102)设有三个沿安卧式飞切机床布置三自由度纳米调姿补偿装置，并将根据气浮主轴的静动态参数建立断续切削力作用下气浮主轴轴线倾角摆动轨迹的精将精准预测模型预测的轴线倾角摆动轨迹进行补偿反姿态所需的各位移驱动支撑点保持加工工件的中心线与气浮主轴的轴线相互平行进基于空气静压轴承润滑理论计算得到空气轴承的气体基于轴承在稳态位置受微小扰动作用计算得到轴承内各点的采用泰勒展开方法将气膜压力转换为稳态压力和轴颈各扰动量的函将气膜压力分布信息、气膜厚度分布信息与气体润滑雷诺方程信息融基于流量平衡算法，采用有限差分法和微分求积法求解稳态将稳态和动态气膜压力分布信息沿整个气膜面积积分，得到轴承根据轴承的稳态承载力、动态刚度和阻尼将气浮轴承内气膜等效为弹簧阻尼支撑转采用锤击法模态试验辨识模型参数，并基于龙格库塔法求解进行气浮轴承-主轴系统2.根据权利要求1所述的一种飞切机床纳米调姿补偿装置的低频形状误差抑制方法，实时测量主轴倾角角度与进给位置，并结合待加工晶体的尺根据轴线摆动轨迹以及主轴倾角与三个位移驱动件的支撑点空间几何关系3.根据权利要求2所述的一种飞切机床纳米调姿补偿装置的低频形状误差抑制方法，3[0002]磷酸二氢钾(KDP)晶体由于激光损伤阈值高和透光率好等优良光学性能，被广泛料。KDP晶体光学元件的使用性能与其表面形貌精度密切相关，例如激光惯性约束聚变对KDP晶体光学元件的低频面形误差、中频波纹误差和高频粗糙度误差分别提出了不同的极密飞切加工是目前加工KDP晶体光学元件最有效和使用最广泛的加工方式，但切削表面通4[0015]根据气浮主轴的静动态参数建立断续切削力作用下气浮主轴轴线倾角摆动轨迹[0016]将精准预测模型预测的轴线倾角摆动轨迹进行补偿反姿态所需的各位移驱动支撑点的伸缩量转化为位移控制指令，并将位移控制指令输入到三自由度纳米调姿补偿装[0023]将稳态和动态气膜压力分布信息沿整个气膜面积积分，得到轴承的稳态承载力、转子，基于断续切削力作用并结合主轴旋转运动微分方程，建立轴承-转子系统动力学模[0025]采用锤击法模态试验辨识模型参数，并基于龙格库塔法求解进行气浮轴承-主轴得到补偿装置反姿态补偿所需的各位移驱动件支号的堆叠式压电陶瓷呈等边三角形对称分布组成三维虚拟快刀装置，结构布局合理刚度5马鞍”形状误差的有效消除，保证飞切加工的KDP晶体在高功率激光装置中的精度使用要[0036]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部[0039]图3是本发明实施例中三自由度纳米调姿补偿装置与飞切机床的集成安装示意等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有6[0048]实施例1：一种飞切机床纳米调姿补偿装置，如图2所示，包括底座101和支撑部通过控制气浮主轴203直线运动实现飞刀盘上金刚石刀具的进给，通过根据不同输入指令米调姿补偿装置固定；三自由度纳米调姿补偿装置可采用实施例1中记载的纳米调姿补偿[0059]S22：基于轴承在稳态位置受微小扰动作用计算得到轴承内各点的气膜厚度分布7[0061]S24：将气膜压力分布信息、气膜厚度分布信息与气体润滑雷诺方程信息融合计8为径向轴承各方向的动态压力。[0089]在β-γ坐标系下止推空气静压轴承的雷诺方程为：9[0097]可得止推空气静压轴承的无量纲形式雷诺方程以及无量纲形式的气膜压力和厚为止推轴承各方向的动态压力。[0110]S32：实时测量主轴倾角角度与进给位置，并结合待加工晶体的尺寸与夹紧空间