高速機(jī)床若干關(guān)鍵技術(shù)問題研究.pdf

1、高速高精度機(jī)床是當(dāng)今的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。伴隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控加工高速高精度方面的要求，人們對(duì)高速高精度機(jī)床的研究也不斷深入。高速高精度機(jī)床不僅要有高的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，而且還需要具有高的主軸和進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)加速度。對(duì)于高速高精度機(jī)床，主軸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響機(jī)床的最終性能，直接影響機(jī)床所加工零件的質(zhì)量。因此，對(duì)機(jī)床主軸系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究，建立機(jī)床主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于提高機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量非常重要。

2、 CHH6125高速車削中心的研制與開發(fā)是沈陽第一機(jī)床廠承擔(dān)的國家863和十五攻關(guān)“精密制造與數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)”項(xiàng)目中的“高速、高精密數(shù)控車床”課題。在項(xiàng)目產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)高加速度移動(dòng)性能、床身系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、高速主軸的動(dòng)平衡精度、高轉(zhuǎn)速大功率內(nèi)裝電主軸的溫度平衡等關(guān)鍵技術(shù)問題以及C軸插補(bǔ)阻尼力進(jìn)行了理論計(jì)算、有限元分析和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真，保證了設(shè)計(jì)的成功。 本文是在總結(jié)上述項(xiàng)目研究成果，并進(jìn)一步深入研

3、究的基礎(chǔ)上而完成的。論文主要針對(duì)高速機(jī)床主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究，分別采用理論建模和有限元分析的方法對(duì)機(jī)床主軸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能進(jìn)行了分析和研究，并進(jìn)一步對(duì)機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)理論建模和有限元分析的模型進(jìn)行了必要的驗(yàn)證。論文進(jìn)行的主要內(nèi)容如下： (1)在大量查閱國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上，綜述和分析了高速切削加工的概念、產(chǎn)生、發(fā)展趨勢(shì)以及高速機(jī)床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；研究了國外高速機(jī)床的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，以及我國高速機(jī)床的發(fā)

4、展現(xiàn)狀和趨勢(shì)；影響高速機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題，以及發(fā)展我國高速機(jī)床急需解決的一些問題。 (2)雖然不同的高速機(jī)床應(yīng)該采用不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但在高速機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上面存在一些共性的關(guān)鍵技術(shù)問題。本論文對(duì)高速機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了分析和說明，并對(duì)高速機(jī)床的結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行了研究。 (3)本文研究了適用于主軸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性分析的各種建模方法及其優(yōu)缺點(diǎn)；并主要進(jìn)行了基于傳遞矩陣方法的主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究，以及適應(yīng)高速機(jī)床的

5、主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法，采用仿真方法和試驗(yàn)方法對(duì)建模方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了研究，并對(duì)模型進(jìn)行了必要的修正。 (4)在進(jìn)行主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的過程中，主軸軸承剛度特性對(duì)主軸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能有非常重要的影響。本文確定了CHH6125高速車削中心主軸的軸承的剛度，建立了CHH6125高速車削中心主軸系統(tǒng)三維有限元模型，并使用大型有限元軟件ANSYS進(jìn)行分析計(jì)算，獲得了主軸系統(tǒng)的模態(tài)和諧響應(yīng)特性。 (5)高速機(jī)床主軸系統(tǒng)的熱力學(xué)性能

6、對(duì)機(jī)床性能有非常重要的影響。本文研究了電主軸的傳熱學(xué)特性，分析確定了主軸系統(tǒng)的各種熱力學(xué)參數(shù)，并采用有限元方法建立了主軸系統(tǒng)的熱力學(xué)模型，對(duì)高速機(jī)床電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了熱分析。 (6)為驗(yàn)證分析研究結(jié)果，本文還進(jìn)行了機(jī)床性能測(cè)試。結(jié)果表明得到的分析研究結(jié)果是正確的。 通過本文工作，不僅為CHH6125高速車削中心的成功設(shè)計(jì)開發(fā)提供了主要理論依據(jù)和支持，還為今后的數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)分析方法的推廣應(yīng)用提供了重要參考和經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)