高速加工中心主軸-工具系統(tǒng)聯(lián)接特性研究.pdf

1、高速加工中心以高速度、高精度、高效率為特征，大幅降低加工成本，從而成為現(xiàn)代數(shù)控機床發(fā)展的主要方向。高速主軸-工具系統(tǒng)是高速機床的核心組成部分，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響高速加工的精度和效率。
　　 本課題來源于2009國家科技重大專項“高速臥式加工中心”項目的子課題--加工中心主軸-工具系統(tǒng)的研究(專項號：2009ZX04001-15)。
　　 本文采用有限元方法研究了高速加工中心主軸-工具系統(tǒng)受力變形和動靜態(tài)特性，并進行了高

2、速加工中心主軸-工具系統(tǒng)的動態(tài)測試試驗，驗證了有限元仿真結(jié)果的正確性。本文研究的內(nèi)容包括以下三個方面：
　　 第一，采用有限元方法建立主軸-工具系統(tǒng)的數(shù)學模型，并運用ANSYS軟件對主軸-工具系統(tǒng)進行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，得出主軸-工具系統(tǒng)的頻率、振型及刀柄的臨界轉(zhuǎn)速。
　　 第二，采用有限元方法建立主軸-工具系統(tǒng)在高速狀態(tài)下的數(shù)學模型，并通過ANSYS軟件模擬主軸/刀柄聯(lián)接系統(tǒng)在10000-18000r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的徑

3、向變形，得出轉(zhuǎn)速對主軸/刀柄聯(lián)接徑向變形的影響和刀柄適合的最佳轉(zhuǎn)速范圍，并提出了改進高速主軸-工具系統(tǒng)動態(tài)特性的兩種方法。
　　 第三，建立主軸-工具系統(tǒng)試驗平臺，測試在1000-15000r/min轉(zhuǎn)速下，主軸-工具系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度及徑向變形，并驗證主軸、刀柄徑向變形的有限元分析結(jié)果。通過錘擊-模態(tài)法測試主軸的固有頻率，利用LMS測試系統(tǒng)測試主軸-工具系統(tǒng)在各轉(zhuǎn)速下的振型。此試驗，一方面為了主軸在工作時能避開主軸的固有頻率，防止