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超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)是一種典型的超精密機(jī)械,利用軸承腔內(nèi)空氣壓力導(dǎo)入,使轉(zhuǎn)軸懸浮于空氣中,從而能平滑旋轉(zhuǎn)。它具備高精度、低阻尼、低摩擦、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是超精密定位、探測(cè)及精確移動(dòng)載體平臺(tái)。在微光刻技術(shù)、數(shù)控加工、生命科技、納米面形測(cè)量,高精密機(jī)床研發(fā)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,能夠很好地解決高精度零件的加工、檢驗(yàn)等問(wèn)題。
超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的核心工作原理是基于氣體動(dòng)靜壓效應(yīng),通過(guò)氣浮軸承和電控元件構(gòu)成精密的位移平臺(tái)。它主要由氣浮導(dǎo)軌(含承載面)、直線電機(jī)和光柵尺等部件組成。工作時(shí),將干凈的、無(wú)水無(wú)油的壓縮空氣輸入到承載面與氣浮導(dǎo)軌之間的氣模間隙,氣體在氣模間隙內(nèi)流動(dòng),使承載面在氣浮導(dǎo)軌上浮起來(lái),實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦、無(wú)抖動(dòng)的平滑運(yùn)動(dòng)。
超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)有多種類型,如ABRS精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)和ADRT精密轉(zhuǎn)臺(tái)等。ABRS精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)具有直接驅(qū)動(dòng)無(wú)槽、無(wú)刷伺服馬達(dá)、無(wú)頓轉(zhuǎn)、誤差運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)特性、直接耦合高精度旋轉(zhuǎn)編碼器以及完全無(wú)機(jī)械接觸等特點(diǎn)。ADRT精密轉(zhuǎn)臺(tái)則具有大扭力輸出、直接驅(qū)動(dòng)無(wú)槽、無(wú)刷伺服馬達(dá)、無(wú)頓轉(zhuǎn)、誤差運(yùn)動(dòng)與偏轉(zhuǎn)特性以及直接耦合高精度旋轉(zhuǎn)編碼器等特點(diǎn)。
然而,盡管超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)具有許多優(yōu)點(diǎn),但由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速精密氣浮平臺(tái)加速度變化的不連續(xù)性以及缺少中間彈性阻尼環(huán)節(jié),其抗干擾能力較差,易產(chǎn)生超調(diào)和振蕩,這在一定程度上限制了其直線進(jìn)給精度,難以滿足某些超精密加工的要求。
另外,在我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)裝配技術(shù)領(lǐng)域,超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)用還面臨一些挑戰(zhàn)。例如,裝配技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,機(jī)理不清,裝配工藝正向設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力不足,超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)國(guó)外成熟發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料參照和依賴性較強(qiáng)。面向裝配現(xiàn)場(chǎng)的建模仿真、優(yōu)化分析類軟件嚴(yán)重匱乏,特別是適合我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件材料性能和加工制造水平的專用裝配軟件開(kāi)發(fā)工作處于空白狀態(tài)。
因此,在進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí),需要充分考慮并解決上述問(wèn)題,以實(shí)現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的加工和裝配過(guò)程。同時(shí),隨著科技的進(jìn)步和工藝水平的提升,超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的性能和應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展和優(yōu)化。