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。     

高速电主轴动态特性的有限元分析与振动测试

根据电主轴的结构特点,在ANSYS软件中建立电主轴动态特性的有限元模型,对电主轴进行模态分析,得到电主轴的前6阶的振动特性,并计算出临界转速.通过振动测试实验,得到电主轴在不同转速下的振动量,并对采集到的信号进行相关性与自振特性的分析.分析结果表明:电主轴的最高工作转速远离临界转速,能有效避免共振现象的发生.     

基于ANSYS的CKH1450电主轴动态分析

分析了CKH1450电主轴的结构特点及其对动静态特性的影响,并提出了改善动态特性的方法,为解决电主轴的动态稳定性奠定了基础。     

基于ANSYS的铣削电主轴静动态性能分析

以安阳鑫盛机床股份有限公司生产的CX110100立式车铣复合加工中心铣削电主轴为对象,研究了建立铣削电主轴部件有限元模型的方法,以及采用弹簧阻尼单元模拟主轴轴承支撑的方法。并在ANSYS分析软件中对主轴部件进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析等。为主轴优化设计和再制造设计打下了基础。     

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。     

陶瓷球轴承电主轴的模态分析及其振动响应试验

目的 通过对某异型石材数控加工中心雕铣用陶瓷球轴承电主轴的动态特性的研究,验证电主轴结构设计的合理性.方法 直接在ANSYS中建立陶瓷球轴承-主轴系统三维有限元模型,采用Subspace模态提取法对其进行模态分析,计算主轴前6阶固有频率、振型和临界转速,并利用DZ-2振动测量仪对该主轴进行振动响应试验.结果,无论是ANSYS的模态分析法得出的固有频率还是振动响应试验得出的极限频率,主轴的最高工作转速都低于其一阶临界转速,能有效避开共振区.结论 对比振动响应试验结果与ANSYS仿真结果,该有限元分析模型的建立过程所做的简化处理是正确的,主轴的结构设计也是合理的.     

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。     

陶瓷电主轴空载电磁振动试验的研究

近年来,对高速高刚度数控机床用电主轴的需求日益紧迫。采用陶瓷材料设计电主轴主要旋转部件可以提高电主轴极限转速及刚度。但由于陶瓷材料导热、导磁及导电及机械性能与金属材料差别较大,因此陶瓷电主轴电磁振动与金属电主轴有所不同。研究陶瓷电主轴电磁振动有利于实现电主轴的低噪声低振动优化设计。本文通过实验研究了陶瓷电主轴的电磁振动特性。     

砂轮接杆对陶瓷电主轴单元动态性能的影响

随着产品加工不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对机床主轴部件的动态特性要求也越来越高,因此对机床主轴部件动态特性分析也显得越来越重要。实验室采用陶瓷球轴承作支承的电主轴做高速精密磨削。在磨削过程中,陶瓷电主轴单元的性能直接关系到主轴能否实现平稳高速、精密加工。砂轮接杆虽然尺寸结构简单,但是对电主轴的动态性能影响很大。文中针对基于PMAC-PC控制下的精密磨床,通过不同转速下电主轴振动信号的傅立叶(FFT)谱,分析了砂轮接杆对陶瓷轴承电主轴单元动态性能的影响。     

GDH512电主轴振动特性分析

以GDH512主轴为研究对象,建立了轴和角接触轴承的等效动力学模型。研究了轴承等效刚度和预紧力参数之间的关系及对主轴系统固有频率影响规律,通过模态分析确定主轴部件的固有频率和振型,并对模型进行谐响应分析,最后用试验验证有限元模型。     

陶瓷轴承电主轴主轴的振动模态分析

针对实验室高速精密磨床用陶瓷轴承电主轴,在有限元分析软件中建立了三维有限元模型,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型,对刚性支承和弹性支承情况下主轴模态进行了对比分析,为下一步进行详细的陶瓷轴承电主轴动力学分析打下基础。     

基于传递矩阵法的电主轴动态性能分析

利用传递矩阵法对电主轴进行了简化,并分段建模。对轴系中典型单元的状态进行了数学描述,分析了刀具组件对主轴动力学性能的影响。并以额定转速为15000r/min的立式加工中心电主轴为例进行了动力学分析和计算。     

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.     

电主轴技术讲座 第四讲电主轴的性能参数

除上述由电动机和驱动器所决定的最高转速、转矩和功率以及它们之间有关的性能参数外,电主轴还有以下一些重要的性能参数.     

陶瓷轴承主轴单元动特性的实验研究

对陶瓷轴承主轴单元的动态性能特点进行了实验研究。研究发现,在相同预紧和脂润滑条件下,陶瓷轴承主轴单元的阻尼系数比钢轴承主轴单元小,主轴端部的直接动柔度比钢轴承主轴单元大。研究结果为采用陶瓷轴承主轴单元的高速和超高带数控机床的动态设计提供了实验依据。     

Dynamic Performance of the Ceramic Bearing Spindle Unit

Dynamic performance of a ceramic bearing spindle unit is studied in this paper. It is found that the damping coefficients of the ceramic bearing spindle unit are smaller than those of the steel bearing one,direct mobility in the front nose of the ceramic bearing spindle unit is larger than that of the steel bearing one after the experimental modal analysis for a standard spindle unit. The experimental results provide a scientific basis for the dynamic design of high speed and extra-high speed machine tool with the bearing spindle units.     

高速高性能电主轴热态性能分析

基于高速电主轴的能量流模型,应用摩擦学和电磁学理论分别计算轴承的生热率和内置电机的电磁损耗;应用传热学理论,确定电主轴的热边界条件.在此基础上建立电主轴有限元分析模型,并对其仿真分析和求解.结果表明,前端轴承、主轴前端和定子是电主轴温升最严重的部位,且在主轴运行初始阶段,温升最快.因此要改善电主轴的热态性能,不仅要在温...     

无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析

为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。