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晶圆减薄设备空气静压径向轴承静态性能研究

电子工业专用设备 2023年第5期52卷 86-95页

作者：赵玉民赵祥陈钊朱林中国电子科技集团公司第四十五研究所北京100176 北京工业大学材料与制造学部北京100124

空气静压主轴是晶圆减薄设备的关键部件,其磨削晶圆的精度取决于空气静压止推轴承和径向轴承的静态性能。针对空气静压径向轴承在静态性能方面存在承载力小和刚度低等问题,研究了空气静压径向轴承结构参数对静态性能的影响。通过建立流... 详细信息

空气静压主轴是晶圆减薄设备的关键部件,其磨削晶圆的精度取决于空气静压止推轴承和径向轴承的静态性能。针对空气静压径向轴承在静态性能方面存在承载力小和刚度低等问题,研究了空气静压径向轴承结构参数对静态性能的影响。通过建立流体场数学模型和数值模型,对供气压力、平均气膜厚度、节流孔直径、节流孔个数以及节流孔轴向位置这几种因素对空气静压径向轴承静态性能的影响进行了研究,得出了相关因素与轴承承载力、刚度和耗气量的变化规律曲线,据此优选出空气静压径向轴承的最佳参数。通过对比,流体场数学模型计算结果与数值模型有限元分析结果误差为3%,验证了有限元仿真方法的准确性,为晶圆减薄设备空气静压径向轴承设计提供了理论依据。

关键词：晶圆减薄空气静压主轴径向轴承静态性能

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响应面法在主轴模态可靠性分析中的应用

机械设计与制造 2018年第A02期 86-89页

作者：闫如忠梁凯东华大学机械工程学院上海201620

针对高速磨削用空气静压电主轴的动态可靠性能要求,依据模态理论分析了主轴的预应力模态特性,得到其前六阶固有频率值和振型;假设主轴关键几何尺寸、材料性能为随机输入变量且服从正态分布,采用以二次多项式表示极限方程的响应面法研究... 详细信息

针对高速磨削用空气静压电主轴的动态可靠性能要求,依据模态理论分析了主轴的预应力模态特性,得到其前六阶固有频率值和振型;假设主轴关键几何尺寸、材料性能为随机输入变量且服从正态分布,采用以二次多项式表示极限方程的响应面法研究了主轴的模态可靠性;利用六西格玛概率分析模块对主轴模拟抽样10000次,得到其振动可靠度指标。结果表明,主轴低阶固有频率在共振安全域内,不会出现共振现象;弹性模量E和密度值ρ的分布对主轴低阶频率值影响最明显;抽样后得到主轴抗共振可靠度趋于100%,结构设计合理,可以满足加工需求。

关键词：空气静压主轴预应力模态响应面六西格玛分析可靠度

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精密加工机床主轴回转误差实时测量技术研究

精密加工机床主轴回转误差实时测量技术研究

作者：裘荣波杭州电子科技大学

学位级别：硕士

主轴是数控机床、高速加工机床和加工中心等精密加工装备的核心部件,其精度直接影响工件加工质量。通过主轴回转误差测量,技术人员能对机床主轴的工作精度进行分析、预测和补偿控制,从而提高工件加工精度。因此,研究精密机床主轴回转误... 详细信息

主轴是数控机床、高速加工机床和加工中心等精密加工装备的核心部件,其精度直接影响工件加工质量。通过主轴回转误差测量,技术人员能对机床主轴的工作精度进行分析、预测和补偿控制,从而提高工件加工精度。因此,研究精密机床主轴回转误差的测量技术具有重要意义。本论文主要研究内容包括:1)设计主轴回转误差测量方案本论文对主轴三种误差类型—径向回转误差、倾角回转误差和轴向回转误差进行了理论分析,设计了五通道传感器测量方案。对于径向回转误差的测量,采用傅立叶变换和数理统计法误差分离技术;倾角回转误差计算则利用最小二乘圆拟合法;轴向回转误差采用数理统计误差分离技术;并对以上三种误差算法进行了数学建模。2)主轴回转误差测量方法的仿真分析基于MATLAB软件开发平台,开发了主轴回转误差测量仿真软件系统,重点对径向回转误差测量方法进行了仿真分析,讨论了误差分离效果。基于LabVIEW软件开发平台,开发了模拟主轴回转误差测量实验软件系统。3)搭建了主轴回转误差实时测量装置搭建了包括空气静压主轴、NI数据采集卡和电容型精密位移传感器等设备的硬件测量系统;开发了包括数据采集、滤波、分析处理等功能的软件系统。4)主轴回转误差实时测量实验研究以实验室自制空气静压主轴为对象,基于开发的主轴回转误差实时测量系统,开展了测量系统验证性实验。对主轴进行五种不同转速下的多次重复测量实验,分析处理测量数据,验证了主轴回转误差测量方法的可行性、所构建测量系统的可靠性;对比分析实验所得径向回转误差和打表测量法所得结果,验证测量系统的精确;分析倾角回转误差和轴向回转误差实验结果,讨论了主轴回转误差影响因素。

关键词：精密加工机床空气静压主轴回转误差实时测量误差分离仿真分析

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陶瓷镀金四极杆超精密车削工艺优化

制造技术与机床 2014年第9期 150-151,156页

作者：赵午云韩长庆刘龙斌中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

通过设计新型的附带恒力预紧顶尖的气浮尾座,且合理匹配工艺参数,利用自主研制的超精密加工机床,成功实现了φ12 mm×150 mm陶瓷镀金四极杆过渡镍层的超精密车削加工。该工艺系统加工质量稳定,整杆圆度约为0.2~0.4μm,圆柱度约为1μm。

关键词：四极杆细长杆空气静压主轴气浮尾座镍层

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基于压电陶瓷作用的气体主轴抑振研究

压电与声光 2021年第5期43卷 670-675页

作者：陈东菊梁栋赵优田汉青北京工业大学材料与制造学部先进制造技术北京市重点实验室北京100124 北京市石景山区海特花园小学北京100041

针对空气静压主轴气膜刚度不高,在工作中易受自身及外部激励的影响,从而产生不平衡振动的现象,设计了一种基于压电陶瓷的可控空气静压径向轴承,研究了压电陶瓷的相关特性。结合气体主轴建立了轴承-转子-压电陶瓷的耦合模型,并在此基础... 详细信息

针对空气静压主轴气膜刚度不高,在工作中易受自身及外部激励的影响,从而产生不平衡振动的现象,设计了一种基于压电陶瓷的可控空气静压径向轴承,研究了压电陶瓷的相关特性。结合气体主轴建立了轴承-转子-压电陶瓷的耦合模型,并在此基础上建立了基于扩张观测器的滑模控制器,同时将压电陶瓷综合控制器串联其中,在限制条件内利用控制器使压电陶瓷挤压气膜为主轴提供有效的主动控制力,从而抑制空气静压主轴的振动。研究结果表明,利用压电陶瓷对空气静压主轴系统的振动进行抑制取得了良好的效果,对于主要控制点可使其振动位移减小99.17%,对于次要控制点均有不同程度的减振效果,最多可减少94.36%。

关键词：空气静压主轴压电陶瓷麦克斯韦模型耦合模型扩张观测器滑模控制振动抑制