高速電主軸的模態(tài)與加載實驗研究.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，也是一項非常有前景的先進(jìn)制造技術(shù)。實現(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，它實現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動”，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的動態(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)基金項目《高速電主軸機(jī)電耦合動力學(xué)分析及仿真與實驗研究》（項目編號5

2、0675233）、重慶市重大科技攻關(guān)項目《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》（項目編號CSTC,2006AA3010）和重慶市科技攻關(guān)項目《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，對高速電主軸進(jìn)行了模態(tài)、振動和動態(tài)加載等方面的實驗研究，主要做了以下幾個方面的工作：
　　基于模態(tài)分析理論，對最高轉(zhuǎn)速60000 r/min的磨削型高速電主軸進(jìn)行了模態(tài)實驗。介紹了實驗方法和過程，并分析

3、了實驗結(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），實驗結(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)生的振動對高精度加工影響較大，因此通過對最高轉(zhuǎn)速60000 r/min的電主軸進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速下的振動測試實驗和模態(tài)參數(shù)的識別，得到了電主軸在工作狀態(tài)下多個重要部位的時頻域信號，分析了多個測點的振動加速度和振動速度，以驗證其是否符合高精度加工生產(chǎn)的要求和所采用實驗方法的正確性，同時說明了電主軸產(chǎn)生振動的

4、主要原因。并運用隨機(jī)子空間法對其進(jìn)行模態(tài)參數(shù)的識別，排除了電主軸在共振區(qū)工作的可能性。
　　針對高速電主軸高轉(zhuǎn)速難加載的問題，提出了使用經(jīng)改造的測功機(jī)對電主軸進(jìn)行加載實驗的方案；根據(jù)電主軸轉(zhuǎn)速的不同，提出了對拖式和非接觸式兩種不同的動態(tài)加載測試方法；詳細(xì)描述了對拖式加載方法的系統(tǒng)構(gòu)成和加載原理，該系統(tǒng)不但可以完成對電主軸的加載，還可以測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的狀態(tài)一目了然；應(yīng)用該系統(tǒng)