机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (5): 108-116.doi: 10.3901/JME.2025.05.108
• 特邀专栏:高性能静压轴承 • 上一篇
徐嘉慧, 康仁科, 朱祥龙, 董志刚, 李猛
XU Jiahui, KANG Renke, ZHU Xianglong, DONG Zhigang, LI Meng
摘要: 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。
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