基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化

液体静压电主轴系统的热变形严重影响机床加工精度,有必要对电主轴系统热变形的影响因素进行分析,以减小系统的热变形量。利用有限元法,分析在工艺参数和结构参数不同取值条件下某液体静压电主轴系统的热变形情况,重点分析冷却水流量、轴承供油压力、主轴转速、轴承结构参数对主轴热变形的影响。结果表明,电主轴系统的最大变形出现在主轴前端安装砂轮处;冷却水流量和供油压力的改变对主轴前端面径向最大热变形的影响规律显示,当冷却水流量和供油压力达到一定值时,系统的热变形已得到有效控制,若再增大冷却水流量和供油压力,热变形量减少的幅度较小;在不同的主轴转速下,润滑油的流动状态不同,润滑油在紊流条件下的主轴前端面径向最大热变形超过层流条件下的2倍。运用均匀设计试验,得到轴承长径比和轴承轴向封油边长度的优化参数值,使主轴前端面径向最大热变形控制为最小。     

大功率空气静压轴承电主轴

介绍自行研究设计的空气静压轴承高频电主轴设计上的特点：一是空气轴承采用“全支承”结构,显著地提高轴承的承载能力和刚度;二是较国内同类型产品其变频电机的输出功率显著增大,可适应高效磨削的要求。     

高速电主轴的热变形研究

以高速机床电主轴单元为研究对象,研究主轴温升对电主轴精度的影响.通过对电主轴主要热源的分析,应用ANSYS软件对主轴进行建模,研究高速电主轴轴心温度场的分布情况和主轴的变形趋势.在明确主轴产生的热量与热变形量之间关系的基础上,提出针对电主轴热变形量的补偿措施,从而提高高速机床的稳定性,确保主轴精度的保持性.     

电主轴温度场与热变形的仿真与实验研究

以Setco 231A240型高速电主轴为研究对象,考虑了内置电机的损耗生热和轴承的摩擦生热,计算了电主轴各部分之间的传热系数,利用有限元软件Workbench建立电主轴有限元模型,分析得到了电主轴在不同因素影响下的温度场分布,基于电主轴热-结构耦合关系分析得到了温度影响下电主轴的热变形。仿真结果显示,较低转速下电主轴转子温度最高,转速对电主轴温度影响较大;电主轴头尾部热变形较大,主要为轴向变形。最后,将温度场仿真数据与实验数据对比,验证了仿真分析的准确性。     

空气静压电主轴特性分析与实验

空气静压电主轴是数控机床的关键功能部件之一,主要围绕其动态特性进行分析研究。首先,针对空气静压电主轴结构及轴承结构进行分析。然后,基于空气静压电主轴的动力学建模,对其进行模态分析和谐响应分析。最后,针对空气静压电主轴进行动态测试实验,并对比仿真分析结果和实验测试结果。研究表明载荷的大小决定了空气静压轴承的偏心率,同时对电主轴前端的刚度起决定性作用。谐响应分析表明在主轴固有频率左右,空气静压电主轴前端的振动位移较大。     

基于CAE的铣镗床电主轴热变形研究

以电主轴为研究对象,尝试采用CAE理论分析与试验研究相结合的手段和方法,对电主轴这一典型高速旋转结构的热场分布和热变形进行了探索性研究,并提出了主轴结构优化设计的具体措施.     

内置式静压电主轴热性能正交试验研究

电主轴技术在机床领域获得了广泛应用,其热性能有利于提升机床的性能.基于正交法,分别以温度和热变形为指标对内置式静压电主轴可控的主轴转速、电机水冷温度、供油压力和油箱油冷温度四个运行参数进行了单指标正交试验,在主轴转速4000 r/min～5000 r/min下油箱油冷温度是影响最大的因素;分析确定电机冷却温度、供油压力、油箱油冷温度三个较佳的运行参数后,进行了主轴转速7200 r/min的运行试验,此时电主轴最高温度不超过60℃,热平衡时间为25 min;相关技术研究成果可应用于机床整机的热性能分析.     

基于ANSYS的机床电主轴温度场计算仿真分析

针对高档数控机床热变形严重影响加工精度和加工产品质量的问题,首先介绍了高速电主轴的特点.其次,选取了某一种型号的电主轴和支撑结构,计算出热参数.再次,运用ANSYS有限元软件对电主轴单元的温度场进行了稳态和瞬态仿真.最后,根据仿真结果,提出了改善电主轴温度场分布不均匀的措施以及减小电主轴热变形的方案,为机床和加工中心等装备实现高速、高精密加工提供了一定的技术依据.     

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。     

空气静压轴承在超高速微细孔钻削电主轴中的应用

介绍了超高速微细孔钻削的主要特点以及对钻削主轴组件的基本要求.针对这些要求,提出了将空气静压轴承应用于超高速微钻削电主轴支承结构中.对空气静压轴承支承的电主轴结构进行了分析,对径向及推力空气静压轴承的节流形式、节流器参数设计以及轴承间隙调整等问题进行了详细的论述.     

基于ANSYS数控车床静压气体轴承主轴的模态分析

针对气体静压轴承支撑的精密数控车床主轴系统工作高精度的要求,在机床工作过程中,主轴高速旋转,静压气体轴承的支撑刚度随着转速动态变化。为了了解主轴工作过程中的动态特性,应用Pro／E软件对主轴进行三维建模,并用ANSYS对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。掌握数控车床主轴各阶振动模态的特点,有利于气体轴承支持下的数控车床主轴结构设计,为机床的进一步研究及优化提供理论依据。     

基于ANSYS的空气静压轴承有限元分析

采用ANSYS对空气静压轴承的气膜压力分布进行研究,同时推算出轴承的承载能力和静刚度,为空气轴承式板形仪的结构设计和性能分析提供一定的理论依据。     

基于ANSYS Workbench的气体静压轴承径向特性分析

提出一种基于ANSYS Workbench的径向特性分析方法。基于计算流体力学的相似原理,建立小孔气体静压主轴的有限元模型,并使用FLUENT模块计算得到主轴微小气膜间隙内的压力场;通过Static Structure静力分析模块进行强度校核,并获取主轴的承载力;基于DOE实验设计方法计算小孔气体静压主轴的径向刚度,并分析周向节流孔个数和节流孔孔径对径向刚度的影响。结果表明,节流孔孔径越大,刚度越小;节流孔周向数量增加,刚度增大。计算结果与实验结果吻合较好,证明该方法的可行性。     

基于ANSYS Workbench机床主轴有限元分析

为了使机床的主轴部件具有刚度高、振动小、变形小、噪声低等性能,在进行结构设计时就应考虑各种可能导致主轴部件变形的因素,并采取有效的防范措施。笔者利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立主轴模型,通过对有限元计算结果的分析,得到应力和应变分布情况。通过设计,提高了机床的工作性能,减轻了主轴的自重,节省了材料,降低了成本。     

基于Ansys的数控车床导轨热变形研究

导轨热变形是影响高精数控车床加工精度的重要因素。为了实现工件快速定位,需要工作台与刀架在导轨上快速移动,工作台与导轨摩擦会产生大量摩擦热,导致导轨热变形。为研究往复运动所产生的摩擦热对导轨热变形的影响,结合ANSYS有限元软件,采用顺序耦合分析中的物理环境方法对导轨进行热结构耦合分析,探讨了导轨X方向上的变形量。结果表明:车床导轨外侧面x方向位移大,内侧面位移小,是影响工件加工精度的重要原因;摩擦面外侧底部x位移最大,是影响车床导轨热变形的最主要部位。     

基于ANSYS的铝制错列锯齿翅片成形回弹研究

以铝制错列锯齿翅片为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元求解功能,模拟了翅片成形过程与卸载后回弹变形的全过程,得到了成形过程中任意时刻各处的应力、应变和卸载后板料的回弹结果。研究翅片成形过程中压边力、板料厚度、冲压速度、刀具齿形组合、刀具圆角半径等对回弹的影响。利用回弹规律进行模具补偿设计,以此优化专用翅片成形机及模具的结构参数和工艺参数,从根本上提高铝制错列锯齿翅片的制造精度,为翅片的结构优化设计提供了可靠的依据。     

基于ANSYS的机床电主轴动态性能分析

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。     

气体静压节流器变形量的流固耦合数值分析

由于气体在气膜内部压力和温度的不均匀分布,将导致气体静压节流器的工作平面变形,在高精密和超高精密场合,这种变形不容忽略。采用ANSYS的单向流固耦合分析方法,研究了止推型气体静压节流器在不同供气压力、供气温度、气膜厚度、节流孔直径和节流孔长度下工作平面变形量的大小。研究结果表明:随着气膜厚度、供气压力和节流孔直径的增加,变形量增大;随着供气温度的降低,变形量增大;节流孔长度对变形量影响不大;在5个因素中供气温度是影响最大的因素。     

基于ANSYS的机床主轴优化设计

用有限元分析软件AN SY S对机床主轴进行优化设计。首先给出了优化设计的数学模型,并给出AN SY S具体的设计步骤。通过得出的优化结果说明AN SY S优化设计模块在机械零件优化设计上的可行性,为其他较为复杂的机械零件设计提供了新的思路和方法。