卧式液体静压主轴在超精密飞切加工中的动态行为分析及其对加工表面生成影响机制的研究

项目名称： 卧式液体静压主轴在超精密飞切加工中的动态行为分析及其对加工表面生成影响机制的研究

项目编号： No.51275115

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 张飞虎

作者单位： 哈尔滨工业大学

项目金额： 90万元

中文摘要： 本项目针对激光核聚变国家重大科学工程对大口径KDP晶体元件极高的加工表面质量需求，以新一代高性能超精密飞切机床的研制为目标，通过建立卧式液体静压主轴非线性动力学模型、主轴系统热-机械模型，结合主轴转子运动轨迹及热效应的高精度在线动态测量与分析，从理论和实验两方面综合研究液体静压主轴转子在超精密飞切过程中高速旋转并受到间断切削力冲击时的动态特性，并通过仿真与加工试验的对比分析揭示超精密飞切加工表面微观形貌的形成机制及影响规律，为卧式液体静压主轴在新一代超精密飞切加工机床上的应用提供理论依据，为我国重大科学工程中大口径KDP晶体元件突破激光损伤阈值低的技术瓶颈，达到以美国NIF为代表的国际先进水平提供关键技术支撑。本项目对液体静压主轴在超精密飞切加工中的动态行为及对加工表面生成影响机制的研究对提高我国超精密制造装备的研制水平具有重要的理论意义与工程实用价值。

中文关键词： 静压主轴；超精密飞切加工；非线性动力学；在线动态测试；表面形貌

英文摘要： The Laser Fusion, which is the national key scientific and technological engineering, has put forward a high requirement on the machined surface of the large-caliber KDP crystal components.This project is aiming at developing a new generation ultra-precision fly cutting machine. By establishing the nonlinear dynamic model, the thermal-mechanic model and setting up high-precision on-line dynamic measuring system of spindle rotor trajectories, temperature distribution of the horizontal hydrostatic spindle, the dynamic characteristics of the spindle in the situation of high rotating speed can be obtained from both theoretical calculations and experiment. Furthermore, the formation mechanism of the machined surface morphology in the process of fly cutting can be revealed by comparing the simulation and the experiment result, and this is the theory basis of the new generation ultra-precision fly cutting machine. Based on this, the bottleneck problem of the large-caliber KDP crystal element's low laser damage threshold can be solved, and this will provide technical support for reaching the international advanced standard as the NIF of the USA. The research result of the hydrostatic spindle's nonlinear dynamic behavior has significant theoretical meaning and engineering value for improving the standard of our country's

英文关键词： static spindle；ultra precision fly-cutting；nonlinear dynamics；online dynamic test；surface topography