高速电主轴动态特性研究

作为数控机床的核心功能部件,高速电主轴的动力学特性直接影响着工件的加工精度。建立了高速电主轴的轴承-转子动力学模型,计算了角接触球轴承的动态支承刚度和轴承-转子系统的固有特性,并且研究了不同转速下轴承支承刚度对系统固有频率的影响。以2GDZ60型高速电主轴为研究对象,测试了系统的1阶固有频率和2阶固有频率,与理论计算值相比较误差较小。     

高速精密电主轴单元的动态优化设计

以降低高速电主轴前端动柔度值为优化目标,综合利用传递矩阵法和子结构的概念,寻找薄弱模态并计算其能量分布率,提出了具体的结构改进措施,改善了高速电主轴系统的模态分布.     

电主轴与高速加工技术

在CCMT2002(中国数控机床展览会)本刊记者采访了参展的瑞士IBAG公司中国代表处首席代表邵传伟先生和IBAG公司工程师Walter Paiha先生。IBAG在电主轴领域技术领先,现将其在展会期间技术交流讲座的主要内容介绍如下。IBAG电主轴将在CIMT2003瑞士馆展出。     

高速电主轴技术的研究

高速加工是近年来发展起来的一种集高效、优质和低消耗于一体的先进制造技术。电主轴是实现机床高速化的核心部件。本文详细阐述了高速主轴的技术难点、存在问题、发展现状，并提出了完整的技术解决方案。     

Step-Tec高速电主轴

●世界上第一个“可铣削”的60000r/min电主轴●2002年Agie Charmilles集团收购了Step-Tec●年产电主轴1000多套年产值达3000万瑞士法郎●Step-Tec开发了振动监测和诊断模块     

高速电主轴技术综述

高速电主轴作为高速数控机床的核心部件之一,已成为世界各国重点研究和发展对象。通过对高速电主轴结构特点的阐述,分析了高速电主轴对高速加工技术的影响,结合高速电主轴的关键技术,详细介绍了国内外电主轴技术的研究现状,并对电主轴技术的发展方向进行了展望。     

高速大功率电主轴设计

随着生产力水平的高速发展，高速加工(HSM或HSC，High Speed Machining／Cutting)逐渐成为现代机械加工新的发展方向，它所起到的作用日益为人们所重视。在日趋激烈的市场竞争中，新材料及难加工材料层出不穷，质量要求不断提高，精度大幅提升，周期缩短，新的生产形势对生产加工提出了新的要求。     

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。     

基于有限元分析方法的高速电主轴温度场仿真

高速切削加工是先进制造技术的主要发展方向之一,高速电主轴作为高速加工机床的核心部件,由于其主电动机的散热条件较差,轴承温升比较高,由此引起的热变形会降低机床的加工精度。本文对高速电主轴的温度场进行了研究,建立了电主轴的有限元仿真系统。在对整个温度场的研究中,把内部空间域离散化为有限单元,对每个单元求解,可得出有限个热传导方程,对这些温度场求解得到了所需的温度场分布图。最终实现了对电主轴温度场的预测,并据此提出了改善其热态特性的措施。     

高速电主轴的刚度问题

分析了影响电主轴静态运行刚度的最重要的因素,并借助于有限元法计算了主轴的轴承结构、轴承型式、轴承预紧和轴承的发热以及主轴端的温度场等对电主轴运行刚度的影响。     

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.     

高速电主轴动态及热特性研究

以高速加工中心用电主轴为研究对象,对其动态特性进行了仿真分析,得到其低阶频率和振型,为电主轴的稳定性研究提供了理论依据。同时,分析了转速、切削力和润滑方式等因素对电主轴温度的影响。     

高速磨削用电主轴结构动态优选设计

考虑滚动轴承径向刚度随转速非线性变化，运用传递矩阵法对电主轴的临界转速和静刚度特性进行了系统的研究，用Matlab工具开发了一套具有自主知识产权的动态计算分析软件。以某款精密高速(51000r／min)磨削用电主轴为对象，分析了主轴结构参数与砂轮参数对主轴动态特性的影响，并对主轴结构进行了优选设计。结果表明，基于传递矩阵法编制的电主轴动态设计软件运行可靠、操作简便，可应用于电主轴的动态设计与快速开发。经优选设计后，电主轴的一阶临界转速和主轴端静刚度均有较大幅度的提高。     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

大功率高速电主轴电动机冷却系统的设计

通过对电主轴发热特性的分析,设计了油水热交换系统,并对电主轴内部结构进行了改进。最后运用有限元技术对高速空运转条件下的电主轴进行热态分析,分析结果表明散热效果明显。     

高速电主轴的热态性能分析及实验研究

利用ANSYS对GDS4000Ⅱ型高速电主轴进行了热分析,研究了电主轴的稳态温度场分布和热变形的情况,并对该电主轴进行了热误差实验研究。通过仿真结果和实验结果的对比,验证了有限元分析的主轴热变形结果,可为改善电主轴的热态特性提供依据。     

基于有限元分析方法的高速电主轴热态特性研究

介绍了高速电主轴的特点,分析了高速电主轴单元的热变形机理与散热机制。建立了某型高速电主轴热态特性有限元分析模型,利用ANSYS进行了稳态／瞬态温度场及热-结构耦合场分析,并利用分布加载瞬态热分析模拟了机床一天中的实际工作情况,得到了电主轴的温度场变化情况,为有效控制电主轴的温升提供了理论依据。在分析结果的基础上,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。     

高速电主轴转子-轴承-外壳系统动力学特性研究

高速深孔磨削加工电主轴采用加长悬臂外壳,其在力作用下的挠性变形对电主轴的转子动力学性能的影响不可忽略,而传统电主轴转子动力学模型均将外壳简化为刚体,不能描述该类复杂结构电主轴的动力学行为.考虑外壳的挠曲变形,基于整体传递矩阵法和成对轴承分析理论,建立了电主轴转子-轴承-外壳系统动力学模型,提出了电主轴整机临界转速、电主...     

基于传递矩阵法的磁悬浮轴承转子的动力学分析

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同状态下的支承,计算出了该轴系的固有频率及临界转速,并得到了相应的主振型图。