木材加工高速電主軸動態(tài)特性試驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代木材加工工業(yè)中，廣泛采用的是高速電機(jī)與主軸合二為一的高速電主軸結(jié)構(gòu)形式，電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配在旋轉(zhuǎn)的主軸上，主軸可以直接裝卡刀具，因而高速電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能高效的特點(diǎn)。木材加工高速電主軸是將金屬加工電主軸技術(shù)應(yīng)用于木材加工機(jī)械中，結(jié)合高速切削原理和木材加工工藝要求而發(fā)展起來的核心部件，集成了高速電機(jī)、主軸系統(tǒng)、自動刀具交換系統(tǒng)、多功能加工單元等技術(shù)。
　　由于電主軸加工的對象是木材，其結(jié)構(gòu)材質(zhì)與金屬材料有很大的不同，在切削過程中

2、所產(chǎn)生的切削力變化較大，更易產(chǎn)生振動。同時，電主軸的動態(tài)特性決定了電主軸的加工精度，機(jī)械振動會使刀具破損，增加主軸軸承所承受的動載荷，降低軸承的精度和壽命，影響加工精度和表面質(zhì)量。因此，在電主軸的設(shè)計階段，必須對它進(jìn)行動力學(xué)特性分析，以確定其各階固有頻率、臨界轉(zhuǎn)速以及空載時的振動情況。
　　本論文以高速木材加工中心電主軸為研究目標(biāo)，通過對高速電主軸結(jié)構(gòu)和動靜態(tài)特性的分析：測試和計算電主軸的固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速；對電主軸進(jìn)行階次分析；

3、對主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，利用B&K的PULSE系統(tǒng)對設(shè)計的主軸進(jìn)行模態(tài)和階次的分析，為優(yōu)化主軸結(jié)構(gòu)和改善電主軸的動靜態(tài)特性提供必要的理論依據(jù)。
　　本論文研究了一般主軸系統(tǒng)動靜態(tài)特性和多種振動分析方法的基本理論知識，分析了影響電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電主軸動靜態(tài)特性的主要因素及其對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，主要進(jìn)行了如下幾部分工作：
　?。?）分析了電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和影響電主軸動靜態(tài)特性的主要因素及其對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，對關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計：采用

4、轉(zhuǎn)子和定子分離式結(jié)構(gòu)的無外殼電機(jī)、背靠背組配的角接觸球軸承、一次性永久脂潤滑、獨(dú)立風(fēng)扇驅(qū)動的風(fēng)冷冷卻方式和加大散熱面積的電主軸殼體等。
　?。?）通過錘擊法、工作模態(tài)分析和升速法三種方法測試并對結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證，得出：電主軸的一階臨界轉(zhuǎn)速84600 r·min-1遠(yuǎn)大于電主軸的最大轉(zhuǎn)速18000 r·min-1，不會產(chǎn)生自激振動，可以保證加工精度。
　　（3）分析比較頻譜分析、時域分析和階次分析等多種譜分析方法，闡述了階次分