高速機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、高速加工是制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，高速機(jī)床主軸則是高速加工機(jī)床的核心功能部件。隨著加工速度的提高，對(duì)主軸系統(tǒng)的性能要求也越來越高；針對(duì)各類型高速機(jī)床主軸，進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，并開發(fā)出面向各類型主軸并且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)成為整個(gè)機(jī)床開發(fā)工作的迫切需求。本文的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 1.基于傳遞矩陣法和滾動(dòng)軸承分析理論，建立了高速磨削電主軸轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的分析理論和方法。在MATLAB平臺(tái)上基于GUI開發(fā)一系列

2、電主軸分析通用軟件，用于分析主軸的臨界轉(zhuǎn)速、主振型、不平衡響應(yīng)以及動(dòng)、靜剛度等主軸動(dòng)特性參數(shù)。 2.完成5SD51A和5SD18-4等兩款高速磨削電主軸的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，分析了各種結(jié)構(gòu)因素對(duì)主軸臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)和動(dòng)、靜剛度的影響。揭示了主軸前、后軸承軸肩長(zhǎng)度、支承軸承預(yù)緊力、電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑是影響主軸動(dòng)特性的敏感因素。對(duì)電主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)選設(shè)計(jì)，使5SD51A和5SD18-4型電主軸的一階臨界轉(zhuǎn)速分別提高了8.7％和3.6％，軸端靜剛

3、度分別提高了1.7％和3.6％。 3.基于整體傳遞矩陣法和滾動(dòng)軸承分析理論，建立了加工中心用電主軸多轉(zhuǎn)子耦合情況下主軸分析理論與方法。在MATLAB平臺(tái)上開發(fā)了基于GUI的計(jì)算加工中心用電主軸動(dòng)特性的通用計(jì)算程序，完成了加工中心用電主軸動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，分析了主軸系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性敏感度，提出了主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)選設(shè)計(jì)的方案，將主軸一階臨界轉(zhuǎn)速提高5.6％，主軸端的靜剛度提高7.3％，工作轉(zhuǎn)速下的軸端動(dòng)剛度提高7.8％。 4.基于傳

4、遞矩陣法、滾動(dòng)軸承分析理論和滾子軸承分析理論，建立了無心磨床砂輪軸單元的分析理論和方法。在MATLAB平臺(tái)上編寫基于GUI的電主軸不平衡響應(yīng)通用計(jì)算程序，并分析了MK11150型無心磨砂輪軸的動(dòng)態(tài)特性。 本文研究了高速磨削電主軸、高速銑削用加工中心電主軸和無心磨主軸三大類高速機(jī)床主軸的動(dòng)態(tài)特性，分別建立了分析理論和方法，并開發(fā)了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件。通過企業(yè)實(shí)際使用表明：軟件運(yùn)行可靠，操作方便，為高速機(jī)床主軸的快速設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化提供