摘要：近年来航空航天、国防、微电子、现代医学和生物工程等行业对精密/超精密三维微小零件的需求日益迫切。微细切削加工技术由于不仅可以实现多种材料复杂形状三维微小零件的加工,而且工艺设备体积小、能耗低,所以越来越受到世界各国的广泛关注。微主轴作为微机床的核心功能部件,直接决定了微机床的性能及微细切削加工技术的发展和应用。因此有必要对微主轴的性能要求及其研究现状进行系统分析和深入总结。系统分析微细切削加工用微主轴在切削力、转矩、回转速度、回转精度等性能方面的具体要求;全面评述微主轴在结构设计、高速动力源、高速精密支承轴承、刀具夹持、控制补偿等几个关键技术方面的研究现状;对比研究现状与性能要求,详细指出现有微主轴存在着转速达不到要求、高转速下刀具的跳动大、负载特性差等几个主要问题,并针对性地提出比较可行的改进措施;同时对微主轴的发展趋势进行预测和展望。

摘要：超高速微主轴是实现微细切削及微细磨削加工技术应用与发展的关键部件.本文设计了一种气动微涡轮驱动、气体静压轴承支承的超高速气动微主轴,理论计算了主要结构参数,仿真研究了其性能变化,优化了结构设计.对研制的样机的转速性能进行了测试,结果表明涡轮轴的残余不平衡严重影响了微主轴的转速,且由于耗气量过大导致空压机难以持续稳定地提供所需气压气流.改进后的样机很好地解决了耗气量过大的问题,但是涡轮轴转子在现有技术条件下还难以进行动平衡,造成微主轴在一阶临界转速,即约120 000 r/min时卡死.

摘要：高速精密微主轴对刀具夹持机构的动平衡性能及动力学特性等方面提出很高的要求。建立一种基于形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)的一体式微夹头的结构方案,设计分析具体的应用实例,并仿真研究离心力对夹头夹持性能的影响;研究采用TiNi合金(Ti49.6%,Ni50.4%)加工的SMA环的最大双程形状记忆效应所对应的热-机械训练工艺。试制出微夹头样品,测试其安装操作和夹持力等性能。结果表明微夹头在-5℃即可实现夹持件的安装与拆卸,在室温(15℃)时即可夹紧,夹紧力约为8.5 N;当加热温度提高到65℃时,夹紧力可以达到41 N。该微夹头不仅结构简单,动平衡性能好,而且未引入新的安装误差,操作简单,大小调整方便,适合于超高速超精密微主轴及其他高速精密微小型传动机构。