国外高速机床用电主轴概况

高速机床的应用领域正日趋扩大 ,许多切削工序 (如车、磨、钻、铣、镗、扩孔和铰孔等 )相继使用高速机床 ;另一方面 ,几乎任何材料 ,如钢、铸铁、轻金属、有色金属、难加工金属、合金及塑料等都可用高速切削加工方法加工。在高速机床的部件中 ,主轴结构对制品的加工质量和机床加工效率有重要影响。高速机床的主轴结构越来越多地使用电主轴。1　电主轴的支承在生产高速电主轴部件时 ,对其静态、动态稳定性有严格要求。在滚动轴承、静液压轴承、动液压轴承和磁性轴承的基础上 ,可设计以下几种主轴支承。1 .1　径向支承滚动轴承在使用滚动轴承…     

铣车复合电主轴静动态特性的有限元分析

以某铣车复合加工中心的高速电主轴为研究对象,采用弹簧-阻尼单元模拟主轴支承,建立了主轴-轴承系统的三维有限元模型.在ANSYS分析软件中对主轴部件进行了静力学、模态以及谐响应分析,为国产电主轴的优化和再制造奠定基础.     

高速电主轴静刚度仿真与实验研究

主轴静刚度是评价电主轴静态特性的一项重要指标,对保证精密数控机床的加工精度至关重要。基于典型工况下切削力和角接触球轴承径向刚度计算公式,通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了在指定工况下电主轴前端轴向变形量及主轴静刚度。在搭建的实验平台上对电主轴进行了静刚度实验。通过对比仿真结果和实验结果,间接验证了该有限元模型的有效性。基于可靠的有限元模型,进一步仿真获得了电主轴静刚度随前后端轴承预紧力的变化情况。     

高速磨削用陶瓷轴承电主轴单元的动特性分析

电主轴的结构设计、动态特性在很大程度上决定了高速磨削加工的精度和效率.本文针对高速磨削用陶瓷轴承电主轴进行了动态特性的研究和主轴结构的优化,用传递矩阵法对其动力学性能进行了计算分析,并利用有限元分析软件ANSYS对实验用陶瓷轴承电主轴进行了动特性分析,结合PNAC控制下高速精密磨削实验系统进行了陶瓷轴承电主轴的振动性能实验.     

紧凑型高速电主轴拉刀机构静动态特性分析与优化

介绍了紧凑型高速电主轴的结构设计,建立了主轴-拉刀机构双转子系统模型,研究了电主轴拉刀机构的静动态特性,得到了工作状态下电主轴的静态位移、振型、固有频率以及关键点的响应位移。对主轴-拉刀材料、轴承预紧力、轴承组跨距、主轴-拉刀接触刚度以及主轴-刀柄接触刚度等参数进行优化设计。结果表明优化后电主轴的静动刚度均满足要求、固有频率提高、电主轴安全工作频率区间增大。电主轴模态测试结果证明了以上结果的可靠性。该研究为紧凑型高速电主轴的设计提供了理论基础。     

液体静压电主轴系统热-结构耦合特性研究

对某液体静压电主轴系统进行热态特性研究,分析系统热源和散热方式,建立基于热-结构耦合的电主轴系统有限元分析模型,通过对电主轴系统进行热-结构耦合分析,得到某工况下电主轴系统的温度场和不同方向的热变形分布。结果表明:电主轴系统的最高温度出现在主轴前轴承处;电主轴系统轴向最大热变形出现在主轴前端砂轮安装处,沿径向的热变形偏大,影响加工精度。     

高速陶瓷电主轴设计及性能分析

为了提高高速主轴系统的性能采用热压Si3N4工程陶瓷作为主轴材料设计了高速电主轴,对其静动态性能进行了有限元分析。结果表明,陶瓷电主轴比传统的钢质电主轴具有更加优良的动静态性能,静刚度、固有频率、临界转速都有不同程度的提高,更加适合于高速应用场合。     

高速电主轴热态特性仿真分析

在分析电主轴温度场理论的基础上,建立某高速磨床电主轴系统的有限元模型,计算了电主轴热特性分析的边界条件,利用有限元软件ANSYS Workbench分析其热态特性,得到了主轴系统的稳态温度场分布和热变形情况;同时分析计算了不同转速对主轴系统温升及热变形的影响.结果表明:主轴转速越高,相应主轴单元的温升变化及主轴热变形也越大.此分析为改善电主轴温度场分布及减小热变形提供了理论依据.     

高速微切削系统结构设计与动态特性分析

为了满足高精度微小型零件的加工需求,设计了一种高速微切削系统。首先提出系统总体设计方案,并对关键部件进行选型和设计;然后利用三维建模软件CATIA建立系统装配模型,利用有限元软件ANSYS Workbench对系统的关键部件——电主轴进行静、动态特性分析,获得主轴静刚度、固有频率与谐响应特性;最后对系统整体进行静力学分析和模态分析,为了避免共振现象产生,对变形较大的支撑架部分进行进行结构优化,优化后系统固有频率明显提高,达到了优化的目的。为高速微切削系统的制作奠定基础。     

高速磨削电主轴热-结构耦合有限元分析与仿真

在高速磨削加工中,电主轴的热结构状态直接影响高速加工机床的加工尺寸精度和表面质量。这篇文章利用传统理论对高速磨削电主轴进行了热-结构耦合分析,分别计算热稳态下主轴各种边界条件,在理论研究的基础上结合有限元软件进行热-结构耦合仿真分析,得到电主轴热变形主要与电机损耗、轴承发热与冷却液系统有关的结论。这一结论充分说明引起电主轴变形的主要因素,为今后在试验中建立电主轴热补偿体系以及减少热变形提供了有力的理论支持。