机械工程学报

作者：徐嘉慧, 康仁科, 朱祥龙, 董志刚, 李猛

单位：大连理工大学高性能精密制造全国实验室 大连 116024

关键词：硅片磨床,空气静压主轴,轴向刚度,径向刚度；

基金：国家重点研发计划(2020YFB2007600)和国家自然科学基金(51991372)资助项目。

空气静压主轴是硅片超精密磨床的关键部件，其刚度是影响硅片磨削后表面磨纹生成的重要因素。首先基于功率谱密度分析方法，分析了硅片磨削后磨纹的频率组成；接着建立了考虑结合面刚度和磨削力的主轴转子动力学模型，分析了轴向刚度和径向刚度对转子频率的影响，推导出转子频率与轴向刚度和径向刚度之间的关系方程。仿真计算结果表明，与轴向刚度相比，径向刚度对磨纹的影响更加敏感；最后，为了降低硅片磨纹的幅值，确定了硅片磨床用空气静压主轴刚度的最优设计指标：轴向刚度为800～1 000 N/μm，径向刚度为90～110 N/μm时，转子频率处于300～410 Hz之间。并设计了一种改进的主轴转子结构方案，该方案下磨纹幅值可以减小20 nm，为硅片磨床用空气静压主轴设计提供参考。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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