机械工程学报

作者：岳松洁, 程凯, 白清顺, 丁辉, 赵亮, 高思煜

单位：1. 哈尔滨工业大学机电工程学院 哈尔滨 150001;2. 布鲁内尔大学 欧克斯桥UB8 3PH 英国;3. 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 昆山 215300

关键词：空气静压主轴,耦合效应,超精密内圆磨削,成圆精度,跨尺度分析与设计；

基金：国家重点研发计划(2022YFB3402705)和黑龙江省重点研发计划(2022ZX03A05)资助项目。

超精密内圆磨床工件轴采用空气静压支承，其在超精密内圆磨削过程中与砂轮轴间的耦合效应往往会改变空气静压主轴的回转精度并引入新的误差，对加工过程和工件精度有重要影响。提出了一种新的建模方法来研究空气静压主轴回转的耦合效应及对超精密磨削过程的影响。将工件轴-砂轮轴组成的磨削系统作为一个整体加工闭环系统来进行设计分析。为了科学地解析这一过程，以开发的超精密内圆磨床为研究对象，建立空气静压主轴双转子耦合模型，评估了空气静压轴承参数和超精密内圆磨削过程对主轴动态响应的影响。并进一步分析耦合效应在亚微米-纳米尺度下对加工表面形貌的影响。研究发现，空气静压轴承参数和动态磨削力对主轴振动有很大的影响，会降低表面加工质量，而最终的加工表面形貌由磨削系统和磨削过程的耦合共同影响决定。研究最后展示了加工试验验证，用频谱分析方法得到了加工表面的圆度误差，试验与分析结果一致，进一步验证了该方法的精密工程可靠性和应用性，该研究对于设计分析高精度空气静压主轴与科学的理解超精密内圆磨削系统中空气静压主轴耦合效应具有重要意义。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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