動靜壓高速主軸系統(tǒng)性能測試和信號分析.pdf

1、國內(nèi)外機床發(fā)展速度很快，機床發(fā)展趨勢為：高速度.高精度.復合化.環(huán)保等四大特點，開發(fā)和研制高速高精度的主軸系統(tǒng)就顯得很重要，在經(jīng)濟和社會發(fā)展中，有大量的課題需要進行測試，機械工程測試與信號分析是一項與現(xiàn)代化大生產(chǎn)密切相關(guān)的技術(shù)，近些年來在國民生產(chǎn)與經(jīng)濟重要部門中受到廣泛的重視，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)對各種機械提出了高速度，高精度下的低振動，低噪聲和高的抗振能力的要求，研究機床系統(tǒng)的振動特性，分析產(chǎn)生振動的原因，尋找降低噪聲的途徑等直接進行各種性能

2、測量試驗，是一個重要的必不可少的手段. 信號分析及數(shù)據(jù)處理的基本理論和方法，是工程實際測試中應(yīng)用的基本理論和方法.機械工程測試中將待測的物理量(信號)通過傳感器，中間變換器，傳輸?shù)叫盘柼幚頇C進行模擬信號分析和數(shù)字信號分析，其中通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)需要對信號進行互相轉(zhuǎn)換.在數(shù)字信號采樣時，應(yīng)遵循采樣定理，對信號進行截斷和防止“泄漏”，需要正確選擇窗函數(shù)，數(shù)字信號分析已成為現(xiàn)代科學技術(shù)所不可少的有力工具，專用硬件

3、的數(shù)字信號處理機，在運算速度，分辯能力，功能等方面，數(shù)字信號分析技術(shù)都優(yōu)于模擬分析技術(shù).快速傅立葉變換(FFT)是數(shù)字信號分析的基本理論和方法. 為較全面系統(tǒng)深入地了解和分析第一代動靜壓高速主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能，對其進行了較全面的動態(tài)性能試驗(包括系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)絕對振動試驗，系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)相對振動試驗，系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)精度試驗，系統(tǒng)主軸軸線運動誤差試驗，系統(tǒng)噪聲試驗，系統(tǒng)空載功率試驗，系統(tǒng)零部件脈沖激振試驗，其它輔助試驗)通過試驗找出了

4、第一代主軸系統(tǒng)存在的，影響性能和精度的主要振動源，噪聲源；主軸或電機轉(zhuǎn)子在制造過程中的偏心質(zhì)量，電機與主軸聯(lián)結(jié)的雙鍵，鍵槽偏心質(zhì)量或雙鍵在運動過程中引起的沖擊，主軸前端二組三個螺孔的偏心質(zhì)量等，這對改進結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計，解決制造中的相關(guān)工藝問題，提供了依據(jù).對試驗儀器進行標定，使測試數(shù)據(jù)準確可靠. 通過第一代動靜壓高速主軸系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)絕對振動試驗，對振動頻譜的分析找出了產(chǎn)生振動的根源，通過系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)精度試驗查找到了影響主軸回轉(zhuǎn)誤

5、差的主要環(huán)節(jié)和因素，主軸因尾部懸臂太長，剛性較弱，轉(zhuǎn)子在交變電磁力的作用下，容易振動，使主軸回轉(zhuǎn)精度下降，雙鍵傳遞動力，因結(jié)構(gòu)存在缺陷，高速下會產(chǎn)生明顯的雙鍵沖擊現(xiàn)象，根據(jù)以上試驗，對主軸進行了創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計了第二代主軸，將主軸尾部設(shè)計成自鎖性很高，耐沖擊力很高的1：100錐度配合連接，通過一個過渡零件，一端用錐柄與主軸實現(xiàn)壓緊自鎖配合連接，另一端與德國KTR公司生產(chǎn)的ROTEX-GS型精密聯(lián)軸器連接，徹底拋棄了傳統(tǒng)常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計

6、方法，主軸前端與夾頭的連接采用創(chuàng)新性錐面和端面同時定位的方式，使錐柄在很大壓緊自鎖的作用下，發(fā)揮精確定位，傳遞動力的作用，經(jīng)振動頻譜分析和主軸回轉(zhuǎn)精度試驗.振動影響小的特點.通過這兩項實驗，還為我們改進各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，加工精度及裝配要求提供了可靠的科學依據(jù). 通過對第二代主軸系統(tǒng)的全面性能試驗，各項性能都比第一代主軸系統(tǒng)有了顯著的提高.改進后的第二代動靜壓高速主軸系統(tǒng)總體設(shè)計是比較成功的，體現(xiàn)出了高精度，低噪聲的基本特征，適