高速立式加工中心主軸部件的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、高速加工,作為現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要分支,通過大幅提高切削速度來提高工件的加工效率、精度和質(zhì)量,已成為不可阻擋的發(fā)展潮流。高速機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的首要條件。作為高速機(jī)床的代表高速立式加工中心,已被列入國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)。高速電主軸是高速立式加工中心的核心部件,對高速立式加工中心整體性能,有著至關(guān)重要的影響。因此對高速電主軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究,攻破其技術(shù)難關(guān),有著重要的意義。
　　 本文首先簡單地介紹了高速

2、電主軸的基本原理,繼而對高速電主軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并通過Solidworks軟件建立了電主軸的三維模型;然后運(yùn)用集中質(zhì)量參數(shù)模型和傳遞矩陣法,對設(shè)計(jì)的電主軸,建立動(dòng)力學(xué)模型;最后又通過仿真軟件和實(shí)驗(yàn),對電主軸的動(dòng)力學(xué)性能和熱態(tài)性能進(jìn)行分析和研究,具體包括:
　　 (1)對電主軸的主軸芯軸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算,完成了內(nèi)裝電機(jī)和高速軸承的選型,設(shè)計(jì)了高速電主軸冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng),解決了一些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)問題。
　　 (2)利用So

3、lidworks軟件,建立了電主軸裝配體的三維模型,為電主軸后續(xù)的性能研究,提供了直觀的實(shí)體模型。
　　 (3)運(yùn)用集中質(zhì)量參數(shù)模型和傳遞矩陣法,建立了高速電主軸動(dòng)力學(xué)模型。并通過編程計(jì)算,求解了電主軸固有頻率和振型,用數(shù)學(xué)的方法分析了電主軸的振動(dòng)特性。
　　 (4)利用Solidworks中自帶的COSMOSWorks軟件,對電主軸進(jìn)行了模態(tài)分析,研究了電主軸的動(dòng)力學(xué)性能,獲得了各個(gè)振型下電主軸的固有頻率,另外與傳遞矩

4、陣法分析的結(jié)果進(jìn)行了對比,找出了產(chǎn)生差異的原因。分析結(jié)果表明此設(shè)計(jì)的電主軸最高轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)小于電主軸的一階臨界轉(zhuǎn)速,能有效避免電主軸的共振現(xiàn)象,滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 (5)分析了高速電主軸的熱源和傳熱機(jī)制,計(jì)算了電主軸穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)下內(nèi)裝電機(jī)和高速軸承的發(fā)熱量,并通過在ANSYS軟件中建立整個(gè)電主軸有限元模型,施加載荷和邊界條件后,得到了電主軸的穩(wěn)態(tài)溫度場,最后提出了改善電主軸熱態(tài)特性的一些措施。
　　 (6)采用DHDAS動(dòng)態(tài)信號