高速立式加工中心電主軸的結構設計與特性分析.pdf

1、隨著我國國民經濟的發(fā)展，為適應快速變化的市場和顧客化的產品需求，高速切削以其能夠大幅度提高生產效率，改善表面加工質量，縮短生產時間，降低生產成本等優(yōu)點成為制造業(yè)的重要發(fā)展方向。高速數控機床已成為制造業(yè)技術的發(fā)展方向之一。高速電主軸的性能優(yōu)劣直接決定著高速數控機床的工作性能。因此，研究電主軸的特性，對高速高精度數控機床工作性能的提高有著重大的意義。
　　 電主軸電機內置的結構在實現了零傳動的同時，也增加了電主軸的質量。在較高的轉速

2、下，電主軸產生較大的離心力與陀螺力矩，嚴重影響了電主軸的動態(tài)特性。高速加工過程中電主軸熱量的積累，使電主軸產生熱變形，降低了加工精度。因此，電主軸動靜態(tài)特性與熱態(tài)特性的研究是電主軸技術研究的重點和難點。
　　 本文以DVG850高速立式加工中心電主軸為研究對象，通過對電主軸結構的設計與分析，在有限元軟件Ansys中完成了電主軸靜動態(tài)特性以及熱態(tài)特性的有限元分析，并通過溫升實驗與振動測試實驗對理論分析結果進行驗證。具體的工作如下：

3、
　　 (1)根據DVG850高速立式加工中心電主軸的基本參數與技術指標的要求，確定電機型號、軸承類型以及冷卻系統(tǒng)等關鍵部件。合理選擇支撐跨距與懸伸量，使其滿足靜態(tài)特性要求，完成電主軸基本結構的設計。
　　 (2)利用Pro/E軟件，建立了電主軸主要零部件的三維模型，并完成了電主軸的裝配。
　　 (3)通過對電主軸結構的分析，在有限元軟件Ansys中建立靜態(tài)特性有限元模型，對電主軸的靜態(tài)特性進行分析，計算并驗證了

4、電主軸的剛度。
　　 (4)分析影響電主軸動態(tài)特性的主要原因，在Ansys軟件中建立動態(tài)特性的有限元模型，求出電主軸的六階固有頻率與振型，并計算出電主軸的臨界轉速。
　　 (5)分析了電主軸的兩大熱源，根據熱力學原理與熱量計算公式計算了電主軸電機與前后軸承兩大部分的生熱量與相關傳熱系數。在Ansys軟件中分析了電主軸的熱態(tài)特性，得到了電主軸的穩(wěn)態(tài)溫度場，并提出為降低電主軸溫升，應對其溫升進行實時監(jiān)測與控制的方法。