机床高速电主轴的原理与应用

本文介绍了高速电主轴的工作原理和基本结构，同时着重介绍了高速电主轴的轴承、最后分析了高速电主轴的驱动和冷却润滑方式，综述其应用及发展前景。     

HDBS系列高速卧式加工中心电主轴油气润滑系统

随着加工中心机床向着高速化发展,油气润滑已成为高速加工中心电主轴最理想的润滑方式.文章介绍了一种应用于高速加工中心电主轴的油气润滑方法,有效的解决了高速加工中心机床电主轴的轴承润滑及冷却问题,对其他机床的电主轴设计具有一定的借鉴及指导作用.     

高速电主轴单元的热-结构性能虚拟仿真分析

主轴单元的热变形是高速加工中影响精度的主要因素。本文利用大型有限元分析软件ANSYS对高速电主轴进行了热-结构耦合分析。计算结果显示，设计的高速电主轴单元主轴轴承、主轴前端温升理想，工作端轴向热位移很小。这表明设计的电主轴具有良好的热-结构性能，可以满足加工精度要求。     

数控机床高速电主轴技术及应用

阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构组成以及高速电主轴的主要特点。介绍了采用数控机床高速加工技术,可以解决机械产品制造中零件的质量问题的特点。分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。实践证明,采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题,能够获得特殊的加工精度和表面质量。高精度高转速电主轴功能部件,对提高数控机床的性能具有极大的影响。     

高速电主轴单元-主轴箱体结合面模态分析与研究

为准确了解高速电主轴的动态特性、提高加工精度,利用ANSYS Workbench建立基于高速电主轴单元-主轴箱体结合面特性的有限元分析模型,又利用吉村允孝法确定结合面的刚度,而后对其进行模态分析和谐响应分析,得出其固有频率、振型和动刚度。最后采用锤击法试验验证,证明该分析方法的有效性,为产品设计分析提供理论依据。     

高速电主轴过盈联结装置的设计

介绍了一种适用于高速高精度数控机床电主轴部件的轴向定位与扭矩传递装置———阶梯过盈套，它是一种可拆式过盈联结装置。文中阐述了该装置的结构特点和设计计算方法，分析了各因素对其承载能力的影响。通过设计实例，验证其设计计算的合理性     

应用有限元方法对高速电主轴的优化设计

介绍了高速电主轴的结构特点，应用有限元分析软件ANSYS以刚度为目标对高速电主轴进行了优化设计，并对优化后的结构进行了热态校核。     

高速磨削电主轴冷却系统的试验研究

高速磨削电主轴的温升对电主轴的加工精度和使用寿命有着重要的影响。以SPM170高速磨削电主轴为研究对象,采用理论分析和试验验证的方法对高速磨削电主轴的冷却系统进行了研究。通过分析可知电主轴电机部分的产热主要是由铁芯损耗产生的,水冷系统可以有效地带走电机部分的热量,使电主轴的温升降低。对SPM170高速磨削电主轴的冷却系统进行了改进,设计了一种新型螺旋水道,在电主轴最高工作转速时,分别测量电主轴前轴承壳体温度,并对比其温升。结果表明:采用改进之后的螺旋水冷装置电主轴的温升比改进前温升降低了10℃左右,温升得到了有效的控制。     

高速电主轴微量脂润滑控制方式与实现

在介绍高速电主轴脂润滑特点基础上,针对一种最小量脂润滑方法现场使用过程中存在的问题进行了详细分析,重点对其控制逻辑进行了优化设计,并编程实现了基于用户自定义的电主轴最小量脂润滑功能,解决了现场电主轴因润滑不佳频繁导致电主轴损坏的难题,对电主轴高效脂润滑系统设计与维护具有一定的借鉴及指导意义。     

对高速电主轴静刚度的测试及分析

为研究高速电主轴静刚度的特性,利用DH3818静态应变测试仪,以高速电主轴为本体,研究高速电主轴静刚度与作用在电主轴上的力之间的关系。使用静态应变测试仪和力传感器在电主轴处于稳定状态时对1.5×10~4r/min电主轴和6×10~4r/min电主轴的径向刚度和轴向刚度进行测试,通过测试得知:高速电主轴静刚度大小与端部变形量成反比。对比分析1.5×10~4r/min电主轴轴向刚度与径向刚度,可知电主轴径向刚度远远大于轴向刚度;对比分析1.5×10~4r/min与6×10~4r/min电主轴径向刚度,可知最高转速低的电主轴比最高转速高的电主轴刚度大。又因为过低的静刚度会对数控机床的性能造成影响,所以提高电主轴静刚度也可使机床的性能得到提高。     

高速主轴临界转速计算方法及比较

高速主轴临界转速直接影响主轴转速、精度、震动、寿命等多个性能,是主轴动力学设计的主要内容。常用计算主轴临界转速方法包括有限元法、传递矩阵法等,每种计算方法有各自的优点和局限。介绍主轴临界转速的3种计算方法,并对其中关键处理步骤进行说明。以某型号电主轴为例,对其分别进行计算求解,并对结果进行比较,总结3种计算方法适用情况,为主轴结构设计和性能提升提供参考。     

高速电主轴动力学模型参数多新息随机梯度辨识

针对高速电主轴转子转速、磁链和电流中存在复杂的强耦合、时变非线性因素造成其系统模型难以精确建立的问题,结合多新息辨识理论,提出了一种高速电主轴动力模型参数的多新息辨识方法。根据高速电主轴的结构和特点,建立其动力学模型;通过对高速电主轴动力模型的离散化,估计参数项由当前误差扩展为包含当前误差和历史误差的向量,实现了高速电主轴的多新息模型参数辨识。通过与传统随机梯度辨识方法进行仿真对比,表明了多新息长度p的引入可以有效提高模型参数辨识的速度和精度,并且随着信息长度的增加收敛速度逐步提高,验证了该文方法的有效性和正确性。     

基于USB数据采集卡的高速电主轴轴向热伸长及径向振动数据采集系统的设计

文章研究设计了高速电主轴轴向热伸长及径向振动测试系统,对高速电主轴热误差和振动误差进行了分析,完成了测试平台的搭建和数据采集程序的编写,并提出了具体的误差补偿措施;采用高精度电涡流位移传感器、红外温度传感器和USB数据采集卡对高速电主轴轴向热伸长、径向振动和轴端温度进行非接触实时测量.测试结果表明:该测试系统结构合理、运行稳定可靠,满足实时、动态的测试要求,对高速电主轴的性能测试、在线监控和高精度误差补偿等研究具有实用价值.     

高速电主轴数据采集系统设计

为了分析高速电主轴的动态和热态特性,设计了一套基于Lab VIEW的高速电主轴振动和温度数据采集系统。该系统主要由压电式加速度传感器、一体化温度传感器、数据采集卡、变频器和计算机组成,使用Lab VIEW2009虚拟仪器开发平台,实现了高速电主轴运行中振动和温度信号的实时采集处理、波形显示以及信号存储。     

数控机床电主轴单元热-结构特性动态分析

分析了高速电主轴单元热变形机理与散热机制,对主轴单元热态特性要求进行了描述,利用AN-SYS对高速电主轴进行了热-结构耦合分析。通过改变电主轴有限元模型中的边界条件,对不同转速、润滑方式、冷却结构设计、内装式电机选择条件下电主轴热-结构特性进行了对比分析。根据分析结果,提出了改善电主轴热态特性的措施,为电主轴冷却结构设计提供了参考。     

机床油气滑润的设计

在机床采用高速、高精度电主轴时,电主轴轴承的润滑就显得尤为重要。针对电主轴转速目前已经达到4 000 r/min以上及DmN值突破100万的现状,在分析了机床电主轴的润滑特点之后,设计了较为环保的油气润滑系统,并介绍了油气润滑的选择标准以及油气润滑的控制系统,为在精密机床中应用电主轴提供了有效的配置。     

高速电主轴机-电-热-磁耦合模型及其动态性能分析

建立了一种新型的高速电主轴多场耦合动力学模型,讨论了轴承模型、电机磁路模型、温度场模型及结构模型之间的耦合关系,设计出多场耦合动力学模型的计算流程,分析耦合因素对高速电主轴结构状态的影响,提出电主轴气隙热膨胀影响其磁场分布及动态性能。以150 MD24 Z7.5型高速电主轴为研究对象,计算结果表明,电主轴温升形变对振动幅值影响较大,其中由气隙变化引起的电磁力幅值增加12.1%。实验结果表明：考虑耦合因素时的高速电主轴动态性能与实验结果的吻合度较高。     

高速永磁同步电主轴的热态特性研究

为探究高速永磁同步电主轴温度场的分布规律,并在此基础上提出改进热态特性的措施。本文在介绍了永磁同步电主轴散热机理的基础上,分析并计算了电主轴的热态参数,建立电主轴热态特性的有限元分析模型,并借助ANSYS Workbench有限元分析软件进行了稳态和瞬态的温度场仿真和求解。结果表明整个主轴温度场分布很不均匀,温度相差较大;而前、后轴承的温度变化趋势基本一致。因此要改善电主轴的热态特性,有必要合理分布主轴系统的冷却装置并适当增大相关流体参数。     

基于ANSYS Workbench的高速电主轴动力学特性分析

论文阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高速、大功率的铣削加工中心电主轴为研究对象,采用ANSYS Workbench有限元软件对电主轴进行模态分析,研究电主轴的振型、固有频率和临界转速,获得电主轴各阶频率和振型,指出主轴远离抗振性的频率要求以及前支承的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力学分析提供必要的依据。     

基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能分析

以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴系统三维有限元模型,采用弹性支承模拟了轴承的支承,利用新一代的有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行了静力学分析和模态分析.分析结果表明:电主轴的静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远远低于其一阶临界转速,能有效避免共振的发生.从而验证了该电主轴设计的合理性,也为电主轴的优化设计以及力热耦合特性分析奠定了基础.