高速機床主軸動態(tài)特性分析.pdf

1、高速加工是制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢，高速機床主軸則是高速加工機床的核心功能部件。隨著加工速度的提高，對主軸系統(tǒng)的性能要求也越來越高；針對各類型高速機床主軸，進行動態(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產(chǎn)權(quán)的動態(tài)設計軟件已經(jīng)成為整個機床開發(fā)工作的迫切需求。本文的研究工作主要集中在以下幾個方面： 1.基于傳遞矩陣法和滾動軸承分析理論，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、不平衡響應以及動、靜剛度等主軸動特性參數(shù)。 2.完成5SD51A和5SD18-4等兩款高速磨削電主軸的動態(tài)設計，分析了各種結(jié)構(gòu)因素對主軸臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應和動、靜剛度的影響。揭示了主軸前、后軸承軸肩長度、支承軸承預緊力、電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑是影響主軸動特性的敏感因素。對電主軸結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)選設計，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平臺上開發(fā)了基于GUI的計算加工中心用電主軸動特性的通用計算程序，完成了加工中心用電主軸動態(tài)設計，分析了主軸系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)的動特性敏感度，提出了主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)選設計的方案，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)速下的軸端動剛度提高7.8％。 4.基于傳

4、遞矩陣法、滾動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平臺上編寫基于GUI的電主軸不平衡響應通用計算程序，并分析了MK11150型無心磨砂輪軸的動態(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床主軸的動態(tài)特性，分別建立了分析理論和方法，并開發(fā)了動態(tài)設計軟件。通過企業(yè)實際使用表明：軟件運行可靠，操作方便，為高速機床主軸的快速設計與動態(tài)性能優(yōu)化提供