高速電主軸的模態(tài)與加載實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高速加工能顯著的提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品加工質(zhì)量，是制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是一項(xiàng)非常有前景的先進(jìn)制造技術(shù)。實(shí)現(xiàn)高速加工的首要條件是高質(zhì)量的高速機(jī)床，而高速機(jī)床的核心部件是高速電主軸單元，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，是一種新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，其性能好壞在很大程度上決定了機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率。
　　本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《高速電主軸機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)分析及仿真與實(shí)驗(yàn)研究》（項(xiàng)目編號(hào)5

2、0675233）、重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目《裝備制造業(yè)典型基礎(chǔ)部件關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化》（項(xiàng)目編號(hào)CSTC,2006AA3010）和重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目《高速高性能主軸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及典型應(yīng)用》（CSTC,2005AC3029）的資助下，對(duì)高速電主軸進(jìn)行了模態(tài)、振動(dòng)和動(dòng)態(tài)加載等方面的實(shí)驗(yàn)研究，主要做了以下幾個(gè)方面的工作：
　　基于模態(tài)分析理論，對(duì)最高轉(zhuǎn)速60000 r/min的磨削型高速電主軸進(jìn)行了模態(tài)實(shí)驗(yàn)。介紹了實(shí)驗(yàn)方法和過程，并分析

3、了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提取了該電主軸的模態(tài)參數(shù)（固有頻率、阻尼和振型），實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合高速高精度加工的基本要求。
　　由于高速電主軸在工作狀態(tài)下產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)高精度加工影響較大，因此通過對(duì)最高轉(zhuǎn)速60000 r/min的電主軸進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)和模態(tài)參數(shù)的識(shí)別，得到了電主軸在工作狀態(tài)下多個(gè)重要部位的時(shí)頻域信號(hào)，分析了多個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度，以驗(yàn)證其是否符合高精度加工生產(chǎn)的要求和所采用實(shí)驗(yàn)方法的正確性，同時(shí)說明了電主軸產(chǎn)生振動(dòng)的

4、主要原因。并運(yùn)用隨機(jī)子空間法對(duì)其進(jìn)行模態(tài)參數(shù)的識(shí)別，排除了電主軸在共振區(qū)工作的可能性。
　　針對(duì)高速電主軸高轉(zhuǎn)速難加載的問題，提出了使用經(jīng)改造的測(cè)功機(jī)對(duì)電主軸進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)的方案；根據(jù)電主軸轉(zhuǎn)速的不同，提出了對(duì)拖式和非接觸式兩種不同的動(dòng)態(tài)加載測(cè)試方法；詳細(xì)描述了對(duì)拖式加載方法的系統(tǒng)構(gòu)成和加載原理，該系統(tǒng)不但可以完成對(duì)電主軸的加載，還可以測(cè)出加載過程中電主軸的基本參數(shù)，并繪制出相應(yīng)的曲線，使電主軸在不同工作點(diǎn)的狀態(tài)一目了然；應(yīng)用該系統(tǒng)