高速电主轴单元动态性能试验平台的研发北大核心

高速电主轴作为高速机床的核心部件,其动态性能影响着机床的加工精度。为充分了解电主轴单元运转过程中的动态性能及其对主轴加工精度的影响,开发了一套电主轴单元动态性能试验平台。利用该试验平台和LMS数据采集系统,对HMC80加工中心电主轴单元的回转精度、振动、温升进行空载在线实时监测,为高速电主轴单元的动态性能研究和制造安装提供可靠的实验数据参考。     

逆变器供电时电主轴的电磁设计

高速电主轴按其使用工况分为磨削型电主轴和切削型电主轴单元(又称内装式电主轴单元)两大类型。早在20世纪60年代我国轴承行业就已广泛采用磨削型电主轴，但时至今日磨削砂轮的线速度能达到50m／s以上的内表面磨床还不普遍，提高磨削速度已为大势所趋。作为数控机床配套的功能性部件，高速切削型电主轴单元在我国尚处于起步阶段，其开发速度直接影响着国内数控机床的发展。     

油气润滑电主轴测试平台的设计与实现

针对电主轴在实际使用、维护和维修中的测试需求,搭建适用于不同型号的油气润滑电主轴测试平台。该测试平台由电主轴辅助功能模块(电主轴支撑固定单元、电主轴控制单元、电主轴油气供给单元和松拉刀单元)和电主轴测试模块组成,结合基于VC编程的数据采集和处理等功能,可实现对不同型号、不同直径油气润滑电主轴的温度、振动、噪声等的测试,为数控机床电主轴的维护保养和维修提供了实验条件。     

基于ANSYS的加工中心电主轴静态性能分析

为了研究电主轴单元抵抗静态外载荷的能力及抗振性,以改善其在静态外载荷作用下的变形及自激振动,以高速卧式加工中心(THMS6340)的电主轴单元为研究对象,阐述了影响电主轴单元静态特性的主要设计参数,采用ANSYS有限元分析软件对电主轴单元进行了简化建模、静态性能分析,获得了电主轴单元的变形,并运用达朗伯原理得出其刚度,且经过分析比较、验证了该电主轴单元的刚度。这一电主轴单元的静态分析研究为其进一步的动态分析提供了必要的依据。     

涡轮式高转速数控中心主轴单元研究与开发

高性能主轴系统是高转速数控中心机床的核心功能部件之一,是实现高速加工重要的基本单元,机床主轴由内装式电动机直接驱动,实现了机床的“零传动”。本文在数控中心机床电主轴结构现状基础上,分析了电主轴单元的主要组成和融合技术,介绍了电主轴刀具刀柄接口技术的设计方案、提出高转速涡轮式主轴单元不平衡问题的瞬间数据及稳态分析,对涡轮式高转速数控中心主轴单元研究与开发具有独到见解和实践应用。     

机床电主轴单元的CAD研究

介绍了机床电主轴设计软件的程序结构与软件开发所采用的程序设计语言。在模块化基础上设计出具有参数化绘图功能的专门软件，并给出了车床电主轴单元的设计实例。     

高速精密电主轴的研制

本文介绍了电主轴单元的工作原理及结构特点,探讨了电主轴设计与生产的关键技术,对电主轴散件装配的工艺进行研究,为工厂在设计电主轴并进行装配提供依据及切实可行的工艺规程。     

高速主轴单元的研究开发与应用

由北京机床研究所和洛阳轴承研究所承担的“高速主轴单元的研究开发与应用”课题，解决了高速主轴单元的结构设计、分析、精密加工工艺、动平衡、装配调试，试验等一系列关键技术，并对高速主轴单元的应用技术进行研究。所开发的内装式电机的主轴单元（电主轴）和分离传动式高速主轴单元，主要技术性能指标与国外同类技术产品相比功能相当，静态精度高于或等同于同行业的标准。     

高速加工中心电主轴热态特性研究

高速加工过程中,由电机生热及滚动轴承的摩擦生热而引起的电主轴的温升及热变形是影响加工中心精度的关键因素.对高速加工中心电主轴的热态特性进行了分析研究,详细论述了电主轴内部两大热源的生机理以及电主轴单元的传热机理最后总结并提出了改善电主轴单元热态特性的措施.     

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.     

机床的主轴单元（下）

通过回顾机床主轴发展历程,指出电主轴在高端数控机床的应用日益广泛。继而详尽地阐述了机床主轴单元的设计要点,包括轴承、润滑和冷却以及刀具接口等。接着对主轴的静动态和热性能分析以及建模仿真进行了全面介绍。最后指出主轴的工况监控、智能化和自适应控制是新一代电主轴的重要特征和未来发展趋势。     

永磁同步型磨削电主轴偏心振动分析及实验*

电主轴是将旋转主轴与电机转子集成为一体的主轴单元,结构复杂,由于加工或装配误差等原因,电主轴转子会存在着一定的偏心量,为探求由于电主轴偏心所导致的转子振动特性,建立了电主轴转子偏心模型,采用Maxwell应力张量法计算了偏心造成的不平衡磁拉力(UMP),将UMP解析式代入Jeffcott转子模型,得到了转子偏心振动方程。以某磨床的永磁同步电主轴为研究对象,利用有限元方法分析了UMP,发现作用于转子的UMP始终指向气隙最小的方向,研究了不同转速下转子在质量偏心离心力和UMP作用下的振动响应。研究结果表明,电主轴在低速运行时,UMP为转子振动的主要来源;随着转速的增加,质量偏心离心力对转子振动的影响更加明显,而UMP大小保持不变,其频率随转速增加而增大,对转子振动的作用随之减弱。对某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时产生的振动问题进行了实验,对主轴振动频谱分析后判断实验电主轴存在静态偏心,测得主轴轴心轨迹对前述分析进行了验证。     

电主轴产业化探讨

首先阐述了国内外电主轴行业的发展现状,然后对中国电主轴行业发展所存在的问题进行了分析。最后结合中国电主轴行业发展情况,提出了加速中国电主轴产业化进程的几点策略。     

电主轴产业化探讨

首先阐述了国内外电主轴行业的发展现状,然后对中国电主轴行业发展所存在的问题进行了分析.最后结合中国电主轴行业发展情况,提出了加速中国电主轴产业化进程的几点策略.     

高速加工中心及其应用

加工中心是数控技术进一步发展的产物,是现代车间柔性化生产的基本单元,不但要求它具有很高的生产效率,而且要提高零件的加工精度。本文在简要分析高速加工技术的发展情况后,论述了超高速加工中心的两项关键技术“高速电主轴”和“直线电机高速进给单元”,介绍了高速加工技术的应用和发展前景。     

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。     

电主轴设计的几个关键问题

论述用于立式加工中心的电主轴设计时轴承的合理选择,使用有限元分析了20 000r/min主轴的固有频率特性以及电动机和轴承发热对主轴精度的影响,完成了高速主轴单元的结构设计.     

电主轴滚动轴承轴向预紧技术综述

概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状,分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系;回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点;分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、电磁力装置、离心力装置等预紧方式的调压预紧技术和自动预紧技术的原理及效果;最后,对电主轴预紧技术的未来发展趋势进行了预测与展望。     

基于性能测试的电主轴预防性维修方法研究

针对电主轴预防性维修问题,首先通过电主轴结构分析和常见故障分析,获得电主轴故障多发部位和故障原因;然后针对分析得到的电主轴故障多发部位,设计电主轴预防性维修体系,通过设计故障多发部位性能测试方案和评价标准,得到电主轴预防性维修方法;最后将设计的预防性维修方法应用于长期服役的精密数控机床电主轴,验证了所提电主轴预防性维修方法的有效性。实验结果表明:所提电主轴预防性维修方法可有效识别出电主轴早期性能退化,为预防性维修和性能退化趋势监测提供了有效依据。