高速電主軸熱動態(tài)特性分析與實驗研究.pdf

1、隨著高速精密加工技術(shù)的需要與機床技術(shù)的進步發(fā)展，現(xiàn)在的機械加工制造技術(shù)都在朝著高速度、高效率、高精度、高智能化的方向發(fā)展。高檔數(shù)控機床是應(yīng)用和發(fā)展高速加工技術(shù)的前提，而高速主軸系統(tǒng)是數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，在很大程度上決定了高速加工機床整體的工作性能。電主軸是高速主軸系統(tǒng)的主要形式，由于自身結(jié)構(gòu)的特殊性，在工作過程中，高速電主軸的溫升以及動態(tài)性能變化會直接影響機床的加工質(zhì)量和加工精度，因此對電主軸單元的熱動態(tài)特性進行分析研究具有非常重要的意

2、義。
　　本課題以適應(yīng)主軸系統(tǒng)高速化和精密化的要求，以改善電主軸熱動態(tài)性能為目標(biāo)，選用高速磨削類電主軸為研究對象，從電主軸的結(jié)構(gòu)特點、主軸單元設(shè)計要求及所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)入手，采用有限元方法，應(yīng)用ANSYS軟件對電主軸系統(tǒng)的整體及關(guān)鍵部件分別進行熱態(tài)特性和動態(tài)特性的研究，主要進行了如下工作：
　?。?）分析高速電主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，主要介紹電主軸的結(jié)構(gòu)特點與主軸設(shè)計要求，分析與電主軸熱動態(tài)性能相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，如高速支承技

3、術(shù)、潤滑技術(shù)、冷卻技術(shù)、動平衡技術(shù)、可靠性技術(shù)及其驅(qū)動控制技術(shù)。
　　（2）熱載荷分析與熱邊界條件計算，得到電主軸正常工作下的產(chǎn)熱量，建立電主軸熱態(tài)特性有限元模型，進行熱力學(xué)仿真分析，研究主軸單元溫升變化，溫度場分布及熱變形情況，進行溫升測試并提出改善電主軸熱態(tài)特性的措施。
　?。?）建立電主軸動態(tài)特性有限元分析模型，利用ANSYS軟件對電主軸進行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，得出電主軸單元及電機前六階的振型、固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速，研