文档介绍：高速机床主轴动态特性分析
硕士研究生钱木指导老师蒋书运副教授
东南大学
摘要
高速加工是制造业发展的重要趋势,高速机床主轴则是高速加工机床的核心功能部件。随着加
工速度的提高,对主轴系统的性能要求也越来越高针对各类型高速机床主轴,进行动态特性分析,
并开发出面向各类型主轴并且拥有自主知识产权的动态设计软件已经成为整个机床开发工作的迫切
需求。本文的研究工作主要集中在以卜儿个方面
基于传递矩阵法和滚动轴承分析理论,建立了高速磨削电主轴转子一轴承系统的分析理论和
方法。在平台上基于开发一系列电主轴分析通用软件,用于分析主轴的临
界转速、主振型、不平衡响应以及动、静刚度等主轴动特性参数。
完成和一等两款高速磨削电主轴的动态设计,分析了各种结构因素对主轴
临界转速、不平衡响应和动、静刚度的影响。揭示了主轴前、后轴承轴肩长度、支承轴承
预紧力、电机转子内径是影响主轴动特性的敏感因素。对电主轴结构进行了优选设计,使
和一型电主轴的一阶临界转速分别提高了和石,轴端静刚度分别提
高了和石。
基于整体传递矩阵法和滚动轴承分析理论,建立了加工中心用电主轴多转子祸合情况下主
轴分析理论与方法。在平台上开发了基于的计算加工中心用电主轴动特性
的通用计算程序,完成了加工中心用电主轴动态设计,分析了主轴系统中各结构的动特性
敏感度,提出了主轴结构的优选设计的方案,将主轴一阶临界转速提高石,主轴端的静
刚度提高,工作转速下的轴端动刚度提高名。
基于传递矩阵法、滚动轴承分析理论和滚子轴承分析理论建立了无心磨床砂轮轴单元的
分析理论和方法。在平台上编写基于的电主轴不平衡响应通用计算程序,
并分析了型无心磨砂轮轴的动态特性。
本文研究了高速磨削电主轴、高速铣削用加工中心电主轴和无心磨主轴三大类高速机床主轴的
动态特性,分别建立了分析理论和方法,并开发了动态设计软件。通过企业实际使用表明软件运
行可靠,操作方便,为高速机床主轴的快速设计与动态性能优化提供了有力的工具。
关键词高速机床主轴,动态特性,传递矩阵法,轴承分析理论,优选设计
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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
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签名态未导师签名日期‘多乙
第一章绪论
第一章绪论
研究背景
高速加工技术是一项先进的制造工艺,有着常规加工不具备的先进性,并具有广阔的应用前景
详见表一。高速加工采用全新的加工工艺,从刀具、切削参数到走刀路径的选择以及程序的
编制都不同于传统加工。它在提高工件加工质量和效率、降低加工成本方面的优势是显而易见的。
以模具加工为例,高速加工使得模具的生产周期缩短至少,成本下降。并且高速加工的
模具较之电火花加工的模具表面质量更佳,使用寿命更长。同时,高速加工切削力大幅下降,配用
合适的刀具可以实现一些传统方法难以实现的加工,如难切削材料淬硬钢、石墨、钦合金的加工、
一些微小结构小孔、细槽的铣削加工、薄壁类零件的加工等汇,。
高速加工设备作为一种重要加工设备,广泛应用于汽车、摩托车、纺织、仪器仪表、航空航天、
机械、机床等各行各业。它简化了加工手段,缩短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成
本。高速加工设备的另一个特点是应用范围广,它是在机加工领域普遍推广的新工艺,所以它的应
用并不限于人们常常提到的模具行业。在航空航天领域。高速加工应用的典型为薄壁类零件、微孔
槽类零件和叶轮叶片等呻。在汽车工业中,高速加工体现在模具和零件加工两个方面。汽车