圆锥型滑动轴承的性能计算

本文针对精密机床主轴系统中应用广泛的圆锥形滑动轴承，建立起了动态压力分布控制方程－圆锥动态雷诺方程，给出了静、动态特性计算的数学模型与计算方法。     

数控机床主轴部件动态优化设计

在对某型数控车床进行空运转、切削及模态试验的基础上，确定了机床主轴部件动刚度薄弱是引起机床切削的结构颤振方面的原因。据此，建立了机床主轴部件的有限元动力学模型，并对主轴部件进行了静、动特性的计算和动态优化设计。     

铣削工况下考虑结合面的主轴系统动态特性

机床主轴系统动态特性直接影响铣削稳定和表面加工质量，而铣削状态下主轴系统动态特性与静止或空转状态下存在差异。针对此问题，建立了铣削工况下主轴系统和结合面动力学耦合模型，获得铣削工况下主轴系统动态特性，并通过铣削过程中机床主轴系统动态特性实验测试进行验证，将静止状态与铣削工况进行对比，预测结果误差平均降低了11.35%。实验结果表明，径向铣削载荷和转速削弱了结合面的刚度特征和系统动态特性，而轴向铣削载荷增强了结合面的刚度特征和系统动态特性，影响最为明显的是主轴转速，其次为径向铣削载荷，然后为轴向铣削载荷。研究结果为铣削状态下主轴系统动态特性和铣削稳定性预测提供了理论支持。     

基于遗传算法的机床主轴动态特性优化设计

机床主轴的设计除了要考虑其强度和刚度外,尚须考虑其动态特性。机床主轴的动态特性设计可归结为特征值反问题的求解。本文研究了基于人工神经网络和遗传算法的机床主轴动态特性结构优化设计的求解方法,利用人工神经网络实现机床主轴动态特性的近似分析,借助遗传算法实现给定固有频率下的最小重量设计。计算结果表明了该方法的有效性。     

应用有限元分析系统计算车床主轴的动态特性

机床动态特性是影响机床性能的重要因素,是在机床设计时必须要考虑的问题,模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。建立主轴的三维有限元模型,利用大型有限元分析软件AN SY S,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型。了解主轴部件的各阶振动模态的特点,对于我们研究主轴部件的动态特性是十分必要的,有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

高效精密动静压主轴热动力学耦合特性分析

针对采用液体动静压轴承支承的高效精密磨床砂轮主轴工作状况,在砂轮主轴静动态特性分析中,考虑了轴承油膜温升的影响。建立了轴承-油膜流固耦合模型,得到随主轴转速和供油压力的变化而改变的轴承油膜温升和动态轴承支承刚度,然后对主轴系统分别进行静态和动态分析,得到轴承油膜温升影响下的主轴静挠度、动挠度和主轴系统的固有频率。结果表明,对于高效精密磨床,轴承油膜的热特性对砂轮主轴系统的静挠度和动挠度具有显著的影响。     

基于ANSYS的管子车床主轴动力学分析

借助有限元分析软件ANSYS,对一种具有径向进给功能的管子车床主轴系统进行三维建模,然后选择六面体单元Solid95进行网格划分和模态求解,计算出主轴系统的前五阶固有频率及其振型,验证了主轴系统的固有频率远高于发生共振的临界频率。通过加减谐载荷,在模态分析的基础上进行谐响应分析,计算出主轴系统在激振力作用下的响应位移与响应应力,得到系统的动力响应与系统振动频率的曲线,即幅频曲线,验证了该主轴结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。经过以上动态特性的研究,获得了机床主轴组件的动态参数,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据。     

基于ANSYS的Y7125磨齿机主轴系统动态特性研究

借助有限元分析软件ANSYS, 对Y7125磨齿机主轴系统进行了动力学分析(包括模态分析和谐响应分析),研究了机床主轴部件的动态特性,获得了机床主轴组件的动态参数 ,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据.     

高速大功率镗铣类加工中心电主轴开发

从实现电主轴的高速、高加工精度入手,着重从主轴静、动态特性方面利用有限元技术进行仿真分析和样机试验,设计出一种高速电主轴。建立了主轴部件有限元分析模型,包括主轴部件结构简化、单元类型选择及结构剖分、约束条件建立、载荷条件确定、主轴部件上零件附加质量处理。样机实测数据表明,主轴系统静刚度符合设计要求,静态回转精度实测值与设计值相符,实际加工精度符合国标对该类机床主轴系统的要求。     

高速机床主轴轴承预紧力理论分析

预紧力的大小直接影响机床主轴动态特性,传统的定压预紧已不能满足现代高速化机床主轴的性能需要,预紧力可控成为主轴技术的重要发展方向.采用有限元法,完成了高速主轴系统温度场分析,给出了预紧力和轴承温升的对应关系,以推荐的轴承温升为控制目标,确定高速段轴承预紧力;以轴承的疲劳寿命为设计目标,获得低速段轴承预紧力.以某高速机床主轴为例,分析并计算了预紧力随转速变化的关系曲线,研究结果表明:高速机床主轴轴承预紧力理论分析方法可行,为机床主轴的预紧力控制提供了依据.     

机床主轴系统支承动态参数识别方法的研究

对传递矩阵法识别机床主轴系统支承动态参数的原理和应用进行了研究，并在此方法中引入了“拟合圆法”，以提高识别精度，用在此基础编制的计算机程序，在主轴系统实际安装条件下，根据各测点的位移异纳试验数据，对机床主轴系统支承动态参数进行了识别计算。     

电磁轴承过临界转速的非线性极点配置

利用电磁轴承动特性可以主动调节的特点，提出了根据主轴转速进行变极点配置的控制方案，提高主轴工作频率处的动刚度，该算法简单，实现方便，可保证转子系统以较高的高度顺利通过临界转速。     

A novel 5-DOFs dynamic model of aerostatic spindle considering the effect of process damping in ultra-precision machining

The existing aerostatic spindle dynamic model only analyses the effects of mass imbalance and external load, ignoring the influence of cutting system on the spindle dynamic characteristics under cutting conditions. In this paper, a 5-DOFs aerostatic spindle dynamic model is established considering the influence of the micro-scale non-linear dynamic performance of the aerostatic spindle and cutting process damping. First, an analytical identification model of process damping with blunt circular cutter is established. Then, the micro-scale dynamic characteristics of the aerostatic spindle are analyzed and a 5-DOFs aerostatic spindle dynamic model is established considering the influence of process damping. Finally, the model is simulated and the influence of process damping on the dynamic characteristics of aerostatic spindle is analyzed. The simulation results show that the process damping of the cutting system has a significant influence on the dynamic characteristics of the aerostatic spindle. This study can provide theoretical guidance for coupling research of cutting system and spindle system.

     

Variations of instability in a rotating spindle system with various bearings

To drive the speed of spindle faster and faster, especially for micro-via-drilling, the gas bearing–spindle is a must. However, most investigations of the dynamic characteristics of the spindle system are limited to the ball bearing type of spindle. This work examines the dynamic instability of a rotating spindle system with various bearings to elucidate the difference between the ball and gas bearing–spindle systems. A round Euler–Bernoulli beam is used to approximate the spindle. The Hamilton principle is applied to derive the equation of motion for the spindle system, and the multiple scales perturbation method is employed to solve the instability solution of the system. The effects of bearing types and speeds of rotation on the dynamic characteristics and instability of a rotating spindle system are further studied.     

基于虚拟样机技术的车床主轴系统建模与仿真

在数控主轴系统的开发研究中,利用Solidedge和ADAMS对主轴系统进行了几何建模和动力学仿真。通过正弦扫频,预测主轴系统的动态响应,将其与试验值相比较,基本吻合,说明了使用柔性体进行系统动力学仿真可以反映在车削过程中主轴系统的运动特性,实现了在虚拟环境中完成主轴系统的可行性研究和设计,提高了设计质量。     

结合部对HSK主轴系统动态特性的影响

根据HSK主轴系统的工作原理,在ANSYS软件中建立了HSK主轴系统的动力学模型。其中,各结合部都简化为均布弹簧单元,各部件简化为多段梁,并使用Timoshenko梁理论和有限元理论系统分析结合部对HSK主轴系统动态特性的影响。模态实验和有限元分析结果对比证实了Timoshenko梁理论分析HSK主轴系统动力学模型动态特性的可行性和有效性。提出结合部对主轴系统各阶模态影响的研究思路,并利用ANSYS有限元软件中的谐响应分析模块,分别研究了轴承-主轴、主轴-刀柄和刀柄-刀具各结合部对HSK主轴-热装刀柄-刀具系统刀尖点频响函数的影响,提出了相应的抗振措施。     

数控车床主轴传动系统的动力学优化设计

建立了某数控车床主轴传动系统的有限元动力学模型,对主轴传动系统进行有限元分析;根据有限元分析结果,对主轴跨距变化对主轴动态性能的影响进行了动态分析,得到了主轴的最优跨距。     

液体静压主轴油膜滑移现象的分析及试验研究

针对液体静压主轴运动过程中动态特性问题,研究微尺度下油膜滑移对轴承承载力,刚度及动态刚度的影响。把微尺度下发生的速度滑移引入到油膜性能方程中,结合液体静压主轴系统平衡方程推导出了主轴系统承载力、刚度及动态刚度表达式,研究了油膜初期主轴静动态性能及油膜动刚度特性。从仿真结果中得到油膜滑移的发生使得承载力及刚度增大,最大刚度对应油膜厚度减小。最后刚度检测试验间接得出了实际主轴系统油膜流动过程中,存在油膜微滑移现象。本项研究为液体静压主轴微尺度下油膜滑移现象及性能的研究探索了一条新途径。     

五轴联动加工中心主轴系统的结构优化

对五轴联动加工中心主轴系统进行动力学仿真分析,对原主轴系统的轴承支承系统和主轴结构进行了动态优化设计.针对主轴前端的单排轴承的不足,提出了双排轴承的设计方案.对于主轴结构,论文建立了以主轴前端动态变形最小为目标函数的优化模型,对主轴结构进行了优化设计,从而提高了主轴系统的静力学和动力学特性,满足了设计要求.     

基于DSP的车床主轴回转误差的动态测量系统

数据采集及传送方案的制定是主轴回转误差动态测量装置硬件系统设计的关键.区别于基于单片机的数据采集及传送方案,提出了基于DSP的数据采集及传送硬件系统接口电路,同时讨论了基于DSP对电涡流传感器输出的电压信号实现A/D转换的软件程序设计流程.该系统较传统测量系统具有测量精度高、数据处理能力强等特点,有较高的可靠性和应用价值,可广泛应用于生产实际中.