第十二届中国国际机床展览会主轴功能部件述评

在第十二届中国国际机床展览会期间,机床主轴功能部件专业委员会于2011年4月12日举办了专题技术交流。交流会由专业委员会副主任委员徐同申主持,主任委员丁振乾、秘书长钟洪、常务副秘书长武弘毅到会。会上由雷勇代表广州吴志做了《计算机仿真技术在主轴研发和制造中的应用》的专题报告;林厚波做了《水静压主轴技术一水润滑介质研究和应用》的专题介绍,是液体静压主轴技术的一大进步;丁振乾主任介绍了主轴行业会员单位近年参加装备制造业国家重大专项的情况。整个专题交流中,行业专家同与会者就专题、新技术及主轴相关问题进行了有效的讨论和沟通。     

基于有限元气体静压主轴模态分析

为了分析气体静压主轴的动态性能,研究气体静压主轴的设计合理性和高速稳定性,建立了气体静压轴承刚度的模型,应用FLUENT对气体静压轴承进行了流体分析,计算出了气体静压轴承的支撑刚度。在此基础上应用ANSYS Workbench对气体静压主轴进行模态分析,得到了气体静压主轴的各阶固有频率以及其相应振型。分析结果表明了气体静压主轴的共振频率随着轴承刚度的增加而增加,引起气体静压主轴的临界速度远远大于设计的最高速度,说明气体静压主轴设计是合理可靠的。     

用动静压轴承改造外圆磨床砂轮主轴

在机械行业,应用动静压技术改造机床,可谓方兴未艾。不少企业在实践中,已经体会到应用动静压轴承新技术改造主轴支承,是提高主轴回转精度和承载能力的有效途径。同时,已不满足于“各自为政”的改造。可喜的是,近几年国内已出现生产动静压轴承及组件的专业厂,这无疑会促进动静压技术的推广应用。本刊这期集中发表4个单位应用北京中航设备改造研制厂生产的动静压轴承的经验文章,以飨读者。     

可控节流液体静压主轴回转精度提升的机理研究

可控节流技术可以显著提高液体静压主轴的刚度和回转精度,在工程上已得到实验证实,但是液体静压主轴在可控节流条件下是如何提高回转精度的过渡过程一直不明确。利用现有的液体静压主轴理论,还不能定量解释可控节流静压主轴从不平衡状态到平衡状态、以及稳态回转误差显著缩小的过渡过程。在考虑轴颈惯性力和非线性油膜力的基础上,根据可控节流器的工作原理和节流特性,建立了可控节流液体静压主轴动态轴心轨迹的理论模型,利用该模型进行数值模拟对过渡过程中的一系列物理现象做出了合理的定量解释。研究发现,在轴承结构参数和液压系统参数相同的条件下,可控节流主轴相比于固定节流可以显著缩短轴心轨迹的过渡过程响应时间、减小轴颈偏心位移、降低主轴稳态回转误差,从理论上揭示了可控节流器可以提高液体静压主轴油膜刚度和回转精度的物理机理。     

国外专利

机床主轴的辅助静压轴承 [特开昭 53-39578] 此发明利用液压卡盘的环状供油室,作为主轴的辅助静压轴承来提高主轴的支承刚度。结构见图1,空心主轴用两个滚锥轴承支承在主轴箱上。主轴前端装有液压卡盘,后端装有驱动皮带轮。 在卡盘体内装有沿主轴 轴向工作的油缸,油缸上固 定有斜面凸轮。卡爪底部做 成与斜面凸轮接触的斜面 状,在油缸的作用下,使卡 爪合拢或张开。 油缸工作油供给室设置在主轴前后轴承之间。在工作油供给室的里面做成两个环形槽,并通过主轴内的油路分别与油缸的前、后腔相联。两个环形槽用接管从外部与液压油源相接通。 在…     

基于单向流-固耦合的高精密液体静压主轴应力场和温度场研究

高精密液体静压主轴系统正常工作时,系统不均匀的温度分布、润滑油膜的压力分布都会造成应力集中和主轴系统结构变形,导致主轴过早失效。基于单向流-固耦合理论,以FLUENT和Workbench为联合仿真平台,对液体静压主轴的力-结构变形和热-结构变形以及应力分布进行分析研究。分析表明:主轴工作达到稳态后,轴承静压腔内的压力分布均匀,回油槽以及出口位置的温度梯度大,平均温度高于油垫的温度;静压轴承润滑油膜的压力和温度分布对主轴的径向变形影响更为明显,进而影响主轴的刚度;电主轴转子的温升是影响主轴应力集中的主要因素,对主轴工作的油膜间隙影响不明显。     

利用静压轴承实现主轴自动平衡

利用静压轴承实现主轴自动平衡张新龙（大连组合机床研究所，大连１１６０００）图１中两个平衡修正用轴套和滚动轴承及静压轴承构成自动平衡机构，平衡修正用轴套６装在支承主轴的滚动轴承上，在轴套的外圆周上开有双数的平衡调整用孔。开始时，在没有静压的情况下，整个...     

静压空气主轴的高效高精加工应用

通过介绍高效率、高精密加工的主要要求和静压空气主轴的主要特点,阐述静压空气主轴在高效高精加工方面的应用。     

精密离心机结构安装误差对主轴回转精度的影响

针对精密离心机的精度控制,建立了精密离心机结构安装误差对静压气体轴承主轴回转精度影响的定量计算模型,运用该模型开展了多方面结构安装误差参量对主轴回转精度影响规律的研究。研究表明主轴回转误差随转盘与静压气体轴承轴线间偏心量、静压气体轴承轴线铅垂度安装误差和转盘与静压气体轴承轴线安装垂直度误差的增加而增大,其中偏心量和垂直度误差对主轴回转误差的影响较大,铅垂度误差对主轴回转误差的影响较小。研究可为精密离心机的设计提供帮助。     

精密磨床主轴轴颈形状误差对动静压轴承性能的影响

考虑主轴轴颈制造中的圆度误差和圆柱度误差,应用FLUENT软件,对精密数控磨床砂轮主轴深浅油腔动静压轴承的性能进行了分析。结果表明:主轴轴颈圆度误差和圆柱度误差的种类对动静压轴承性能的影响各不相同,随着轴承间隙的变化而变化。动静压轴承承载能力、功耗以及油膜最高温升等性能参数都会随着主轴轴颈误差幅值的增加而增加;但动静压轴承流量的变化趋势却相反。要提高磨削加工精度,必须考虑精密数控磨床主轴轴颈的形状误差的影响。