3_2021_s_3

Название статьи МЕТОДИКА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЯ С АЭРОСТАТИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ. ЧАСТИ 2–3
Авторы

А.Е. КОВЕНСКИЙ, начальник НТЦ-27, ОАО «Планар», г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В.Л. БАСИНЮК, д-р техн. наук, проф., начальник НТЦ «Технологии машиностроения и технологическое оборудование» — заведующий лабораторией приводных систем и технологического оборудования, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Р.Е. ВОЛКОТРУБ, научный сотрудник лаборатории приводных систем и технологического оборудования, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике ДИНАМИКА, ПРОЧНОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ
Год 2021
Номер журнала 3(56)
Страницы 25–41
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 621.81
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2021-3-56-25-41
Аннотация Приведены результаты исследований процессов возникновения колебаний вала прецизионного горизонтального высокоскоростного электрошпинделя с аэростатическими радиальными и осевыми опорами, используемого на ОАО «Планар» в оборудовании для разделения полупроводниковых пластин на кристаллы. Исследования проводились с использованием разработанных математических моделей, учитывающих конструктивные особенности этих электрошпинделей, включая консольное расположение режущего инструмента, дисбаланс алмазного диска с оправкой и отношение масс основных компонентов электрошпинделя, а также результаты их натурных испытаний. На основе анализа полученных данных показаны закономерности, связывающие амплитудные значения колебаний вала электрошпинделя с дисбалансом алмазного диска с оправкой и частотой вращения электрошпинделя, позволившие предложить инженерные зависимости для выбора допустимых величин дисбаланса и рациональной, с позиций условий резания и допустимых колебаний вала, частоты вращения электрошпинделя. Разработаны рекомендации по созданию системы мониторинга и активного управления параметрами функционирования электрошпинделя в процессе разделения полупроводниковых пластин на кристаллы, позволяющие использовать резонансный режим радиальных колебаний для улучшения условий резания, исключив непосредственный контакт рабочих поверхностей аэростатических опор, их схватывание и потерю работоспособности электрошпинделя. Приведена методика выбора параметров функционирования высокоскоростного прецизионного горизонтального электрошпинделя с аэростатическими радиальными и осевыми опорами и консольным креплением алмазного режущего диска. В ее основу положен анализ результатов моделирования вынужденных колебаний вала и данные о его колебаниях в процессе функционирования электрошпинделя с различными частотами вращения и дисбалансами. Полученные результаты могут быть использованы при мониторинге колебаний вала в процессе работы электрошпинделя, при этом высокая эффективность функционирования которого достигается адаптивным управлением частотами вращения с учетом амплитуд этих колебаний.
Ключевые слова аэростатические опоры, микроэлектроника, вынужденные колебания, резание, электрошпиндель, адаптивное управление, вибрация, мониторинг
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Зверев, А.И. Многокритериальное проектирование шпиндельных узлов на опорах качения: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01 / А.И. Зверев. — М.: СТАНКИН, 1997. — 45 с.
  2. Дадаев, С.Г. Разработка теоретических основ и методов расчета динамических характеристик профилированных спиральными канавками газодинамических опор: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 01.02.05, 01.02.06 / С.Г. Дадаев. — Челябинск, 2002. — 359 с.
  3. Звонарев, П.Н. Разработка метода расчета радиальных упруго газодинамических подшипников с предварительно напряженными лепестками для малых турбомашин низкотемпературных установок: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.04.03 / П.Н. Звонарев. — М., 2005. — 201 с.
  4. Kosmynin, A.V. Using magnetic force in the gas-static bearings of high-speed spindles / A.V Kosmynin, V.S. Shchetinin, I.A. Ivanova // Russian Engineering Research. — 2009. — Vol. 29, no. 5. — Pp. 456–458.
  5. Щетинин, В.С. Научное обоснование создания и разработка высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах металлорежущих станков: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.02.07 [Электронный ресурс] / В.С. Щетинин; Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. — Комсомольск-на-Амуре, 2011. — 35 с. — Режим доступа: https:// www.dissercat.com/content/nauchnoe-obosnovanie-sozdaniyai- razrabotka-vysokoskorostnykh-shpindelnykh-uzlov-nagazomagn. — Дата доступа: 02.06.2020.
  6. Иванова, H.A. Метод расчета газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла / H.A. Иванова, B.C. Щетинин, С.С. Блинков // Омский научный вестник. — 2011. — № 1. — С. 63–65.
  7. Yamada, H. Development of Magnetic aerostatic hybrid spindle / H. Yamada, N. Suzuki // NTN, Technical review. — 2001. — No. 69. — Pp. 21–26.
  8. Совершенствование эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на бесконтактных опорах / А.С. Хвостиков [и др.] // Современные наукоемкие технологии. — 2010. — № 9. — С. 183.
  9. Космынин, А.В. Совершенствование характеристик газовых опор высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01 [Электронный ресурс] / А.В. Комынин; Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. — Комсомольск-на-Амуре, 2004. — 40 с. — Режим доступа: https://www.dissercat.com/ content/sovershenstvovanie-kharakteristik-gazovykh-oporvysokoskorostnykh- shpindelnykh-uzlov-metallo/read. — Дата доступа: 02.06.2020.
  10. Иванова, Н.А. Совершенствование характеристик опор высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков: автореф. дис. … канд. техн наук: 05.02.07 [Электронный ресурс] / Н.А. Иванова; Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. — Комсомольск-на-Амуре, 2011. — 23 с. — Режим доступа: tekhnosfera.com/sovershenstvovanie-harakteristikbeskontaktnyh- opor-vysokoskorostnyh-shpindelnyh-uzlovmetallorezhuschih- stankov. — Дата доступа: 02.04.2021.
  11. Брешев, В.Е. Приводы машин на регулируемых конических аэростатических опорах / В.Е. Брешев, А.В. Брешев. — Луганск: Луганский гос. ун-т им. В. Даля, 2016. — 200 с.
  12. Курзаков, А.С. Разработка радиальных аэростатических опор с плавающими регуляторами: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.02 [Электронный ресурс] / А.С. Курзаков. — Красноярск: Краснояр. гос. техн. ун-т, 2002. — 211 с. — Режим доступа: https://www.dissercat.com/ content/razrabotka-radialnykh-aerostaticheskikh-opor-splavayushchimi- regulyatorami. — Дата доступа: 02.04.2021.
  13. Nosko, P. The concept of creating non-contact drive for working bodies in machines of various purpose / P. Nosko, V. Breshev, P. Fil // Polish Academy of sciences in Lublin TEKA Commission of motorization in agriculture. — Vol. VIIIA. — Lublin, 2008. — Рp. 126–133.
  14. Клименков, Ю.С. Газостатические опоры с системой стабилизации положения вала и расширенным диапазоном нагрузок: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.02 [Электронный ресурс] / Ю.С. Клименков. — Владимир: Владимир. гос. ун-т, 2009. — 176 с. — Режим доступа: http://www. dslib.net/mashyno-vedenie/gazostaticheskie-opory-s-sistemojstabilizacii- polozhenija-vala-i-rasshirennym.html. — Дата доступа: 02.04.2021.
  15. Kosmynin, A.V. Carrying capacity of gas-magnetic bearings for high-speed spindles / A.V. Kosmynin, V.S. Shchetinin // Russian Engineering Research. — 2010. — Vol. 30, no. 12. — Pр. 1252–1253.
  16. Kosmynin, A.V. Influence of the Magnetic Force in Gas-Magnetic Bearings on the Operation of High-Speed Spindles in Metalworking Equipment / A.V. Kosmynin, V.S. Shchetinin // Russian Engineering Research. — 2010. — Vol. 30, no. 5. — Pp. 451–452.
  17. Шаломов, В.И. О влиянии некоторых параметров газовых опор на выходные характеристики шпиндельных узлов шлифовальных станков / В.И. Шаломов // Сборка в машиностроении, приборостроении. — 2012. — № 3. — С. 32–36.
  18. Хвостиков, A.C. Применение вейвлет-анализа для диагностики методом акустической эмиссии при сильном зашумлении сигнала / A.C. Хвостиков, B.C. Щетинин // Научное обозрение. — 2007. — № 6. — С. 63–65.
  19. Грибиниченко, М.В. Обобщенная математическая модель осевых подшипников с газовой смазкой элементов судовых энергетических установок / М.В. Грибиниченко, А.В. Куренский, Ю.Я. Фершалов // Морские интеллектуальные технологии. — 2011. — Спецвыпуск. — № 1. — С. 21–23.
  20. Гуськов, А.М. Сегментная модель для расчета сферических аэростатических опор [Электронный ресурс] / А.М. Гуськов, Р.А. Пошехонов // Наука и образование. — № 12, декабрь 2011. — Режим доступа: http://www.technomag.edu. ru/doc/286475.html. — Дата доступа: 17.03.2021.
  21. Ковенский, А.Е. Мониторинг и управление параметрами колебаний высокоскоростного электрошпинделя на аэростатических подшипниковых опорах / А.Е. Ковенский, В.Л. Басинюк, А.А. Глазунова // Актуальные вопросы машиноведения: сб. научн. тр. / Объедин. ин-т машиностроения НАН Беларуси; редкол.: С.Н. Поддубко [и др.]. — 2019. — Вып. 8. — С. 154–158.
  22. Ударная диагностика аэростатического шпиндельного узла со сферическими опорами [Электронный ресурс] / Р.А. Пошехонов [и др.] // Наука и образование. — М: ФГБОУ ВПО
    «МГТУ им. Н.Э. Баумана», эл. № ФС 77-48211. — № 07, июль 2014. — Режим доступа: http://engineering-science.ru/ doc/717582.html. — Дата доступа: 17.03.2021.
  23. Лекции по физике: полный курс лекций по физике [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://physics-lectures. ru/mexanicheski-kolebaniya-i-volny/7-8-vynuzhdennyekolebaniya. — Дата доступа: 15.04.2021.
  24. Бесчастных, В.Н. Разработка метода расчета и экспериментальное определение характеристик радиальных сегментных газовых подшипников для тяжелых роторов ГТУ: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.07.05 / В.Н. Бесчастных. — М., 2011. — 144 с.
  25. Коднянко, В.А. Технология и компьютерная среда автоматизации моделирования, расчета и исследования газостатических опор: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.13.18. / В.А. Коднянко. — Красноярск, 2005. — 339 с.