安图A2000PLUS仪器主轴系统中端面圆跳动的影响因素研究

安图A2000PLUS仪器主轴系统中顶端的端面圆跳动受多种因素的影响,其中主要的因素是盘的端面圆跳动或者端面的平面度、轴系统的上下两个接触面的偏摆两方面的影响。文中进行系统的分析并采用推理计算和实际装配验证两种方法得出端面圆跳动结果,并对比分析确认端面圆跳动结果的一致性。找到解决端面圆跳动超差问题的方案,同时跟踪方案执行结果,按此设计改进后端面圆跳动合格率由原来的90%提高到100%,为企业解决了难题。

木窗双端复合精铣加工机床主轴系统的刚柔耦合动力学建模与仿真

实现木窗的高质量加工,需要研究双端复合精铣加工机床主轴系统的动力学特性,可为其结构优化、减轻振动提供理论依据,使用软件Adams建立主轴系统的简化三维模型,计算铣床加工木窗时的切削力和主轴系统支承轴承刚度,并联合软件Ansys与Adams建立柔性主轴的刚柔耦合模型,对主轴系统进行刚性体模型和刚柔耦合模型的仿真,提取主轴质心、切削力作用点和带轮连接点处的X向、Y向、Z向的振动曲线。仿真结果表明,切削力作用点的X向和Z向振幅最大,且当主轴为柔性体时质心和切削力作用点的振幅要远远小于主轴为刚性时的情况。此研究结果表明,将主轴设为柔性体时的动力学特性更符合实际工作情况,3点的振动曲线为主轴系统的结构优化提供一定的理论依据。

精密机床试验台主轴系统的动态特性仿真与分析

研究主轴系统的动态特性对于提高机床运行的稳定性和加工精度有重要意义。基于Romax采用定量分析法分析了主轴系统的动态特性,研究了定压预紧、定位预紧和工况载荷对主轴系统动态特性的影响,并进行了仿真分析。采用的轴系模型为依据机床设计手册所设计的主轴结构,轴系使用的角接触球轴承为7006C/P4。分析结果表明:定压预紧时轴承寿命较长,定位预紧时轴系刚度提高,主轴系统稳定性更好;在考虑工况载荷影响时,轴系刚度会随着载荷增大而增大,轴承寿命随着载荷增大而缩短。

铣削工况下考虑结合面的主轴系统动态特性

机床主轴系统动态特性直接影响铣削稳定和表面加工质量,而铣削状态下主轴系统动态特性与静止或空转状态下存在差异。针对此问题,建立了铣削工况下主轴系统和结合面动力学耦合模型,获得铣削工况下主轴系统动态特性,并通过铣削过程中机床主轴系统动态特性实验测试进行验证,将静止状态与铣削工况进行对比,预测结果误差平均降低了11.35%。实验结果表明,径向铣削载荷和转速削弱了结合面的刚度特征和系统动态特性,而轴向铣削载荷增强了结合面的刚度特征和系统动态特性,影响最为明显的是主轴转速,其次为径向铣削载荷,然后为轴向铣削载荷。研究结果为铣削状态下主轴系统动态特性和铣削稳定性预测提供了理论支持。

基于热态特性仿真的龙门铣床主轴系统热关键点选择方法

数控机床主轴系统热误差建模的难点之一,是使用少量的热关键点建立热误差的精确模型。文章以一台龙门铣床为研究对象,首先通过有限元法仿真分析了机床主轴系统的温度场、热应力、热模态和热变形,根据仿真结果在主轴系统上选择了3个热关键点;然后试验测量了热关键点的温度变化和主轴系统沿x、y、z向的热变形;最后通过多元线性回归模型建立了主轴系统的热误差模型。结果表明:x、y、z向热误差模型的拟合精度都超过95%,证明了文章主轴系统热关键点选择方法的正确性。

基于PSO优化SVM数控机床主轴系统故障诊断的研究

通过分析主轴系统的故障特征和产生机理,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与多尺度加权排列熵(MWPE)的故障特征提取方法和粒子群(PSO)优化支持向量机(SVM)的数控机床主轴系统故障分析诊断模型。首先,利用变分模态分解方法对所采集的主轴系统振动信号进行分解,得到若干有效本征模态分量(IMFs);其次,通过多尺度加权排列熵提取故障特征信息,利用SVM模型对故障特征信息进行分类与识别;为了提高模型的识别准确率,将引入粒子群优化算法(PSO)对SVM模型参数进行优化。实验验证表明,所提出的信号特征提取方法和状态识别模型在数控机床主轴系统的故障诊断方面取得了很好的成效,其故障识别准确率最高达99.56%。

精密镗床主轴系统温度场与热误差解析建模

为了准确真实地建立反映主轴瞬态温度场与热误差变化的物理解析模型,提出了一种考虑辐射换热以及轴承瞬态生热的主轴热网络模型,分析主轴系统的轴承热-结构相互作用机理及其对生热率的影响,计算了轴承的时变生热率;分析讨论辐射换热对主轴系统温度场与热误差的影响,基于辐射网络提出了主轴系统以辐射换热方式耗散热量的计算方式;提出将辐射换热引入热网络模型的计算方法,建立更完善的主轴温度场与热误差解析模型。为了验证该模型的准确性和泛化能力,进行了不同转速、不同环境温度及不同初始结构温度下主轴系统的热特性实验,结果表明,辐射换热对于主轴温度场与热误差的影响不可忽略,考虑辐射换热的物理解析模型精度更高。

龙门式铣镗加工中心主轴系统结构设计

在立式机床高速主轴系统结构设计中,通过在传统齿轮上设置储油槽及导油通道,对轮齿形成大流量润滑以减小齿轮啮合时的热量及振动、噪声;通过主轴缓冲连接结构设计,有效减小乃至避免换刀时打刀缸作用于主轴轴承上的轴向力,从而减小轴承的磨损。同时,采用非接触迷宫式密封的轴承密封装置设计,避免主轴轴承润滑脂与齿轮传统系统润滑油混合导致的润滑劣化问题。在设计过程中,通过整合的主动抑热措施,从根源上减小立式主轴的热源,在应用时可与现有技术中的被动措施相结合,达到有效提高主轴系统热稳定性的目的。

石材雕刻机主轴系统的动态特性实验研究

本文以DY6090型数控石材雕刻机的电主轴为研究对象,对雕刻机主轴进行了模态试验分析,得到了主轴的固有频率、主振型以及临界转速,进而可以判断出转动部件的转速是否合理,主轴系统的设计是否有薄弱环节,从而对主轴进行结构优化.

电主轴系统有限元分析

基于Hertz接触理论,建立轴承5自由度非线性力学平衡方程,迭代求解角接触球轴承的整体支承等效刚度参数。基于有限元分析理论,建立5自由度轴承结合部力学参数的电主轴系统静力学仿真模型;在外部激励作用下,对电主轴系统进行静力学分析,得到模型在力系作用平衡下的应力应变结果,探讨过盈量对电主轴系统应力应变的影响。对电主轴系统进行预应力模态分析,结果表明,当刀柄锥面结合面在过盈量为12~16μm时,刀柄锥面结合面最小接触压强均大于0,能有效保证刀柄与电主轴锥面结合面的高接触率。电主轴系统工作时应避开538.07 Hz附近的频率。

国内数控机床用电主轴系统的发展

一、概述 众所周知，高速主轴系统历来就是数控机床三大高新技术之一(高速主轴、数控系统、进给驱动)。随着数控技术及切削刀具的飞跃发展，越来越多的机械制造装备都在不断地向高速、高精、高效、高智能化发展，内装式电主轴单元已成为最能适宜上述高性能工况的数控机床核心功能部件之一。尤其是在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中，内装式电主轴单元的优异特点是其他类型主轴单元不能替代的。

内装式电主轴系统的开发与发展

众所周知，高速主轴系统历来就是数控机床三大高新技术之一。随着数控技术在工业领域内的发展，越来越多的机械制造设备都在不断地向高速、高效、高精度、高智能化领域发展，内装式电主轴系统是最能适应上述高性能工况的数控机床核心部件。

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化。为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型。通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速。分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著。通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化。

混流式水轮发电机组主轴系统非线性全局耦合动力学模型

长期以来,水轮发电机组的激烈振动现象严重影响电站的正常安全稳定工作。在高水头、大流量水流和强电磁场的共同作用下,其规律十分神秘,是一个至今仍未彻底解决的难题。文中以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,首先根据发电机、水轮机主轴和水轮机转轮的特点,分别建立发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元,然后在发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元的基础上,应用有限单元法建立混流式水轮发电机组主轴系统的非线性全局耦合动力学方程。所建方程较好地体现该系统动态性能与其水力参数、电磁参数和结构参数之间的实际关系,表达以往方程未能反映的动态性能,为进一步深入研究混流式水轮发电机组主轴系统的动力学特性与系统的水力参数、电磁参数和结构参数之间的内在联系奠定基础。

数控机床主轴系统可靠性评价

以40台某国产数控机床主轴系统现场试验数据为基础,针对数控机床主轴系统故障数据少,导致截尾时间所占比重比较大的特点,为提高建模的准确性,采用故障总时间法对数据进行预处理,通过参数估计、d检验和游程检验确定故障过程服从二参数威布尔分布;针对某些样本无故障的特点,采用平均秩次法评估影响顾客满意度的指标即平均首次故障时间。针对主轴系统的故障特点,采用以上方法能够得到更精确的可靠性评价指标。

基于结合部动力学特性的立柱-主轴系统动力学模型研究

针对某卧式加工中心动力学特性分析的需要,论述了主要影响其动力学特性的立柱-主轴系统中导轨结合部、螺栓结合部、滚珠丝杠结合部以及轴承4类结合面分布情况,提出各类结合部动力学参数提取方法与有限元建模方法。通过试验测试与有限元分析相结合的手段识别导轨结合部刚度与阻尼,利用赫兹接触理论计算出滚珠丝杠接触刚度。在此基础上,建立了某卧式加工中心立柱-主轴系统有限元分析模型,通过测试立柱-主轴系统轴端频率响应函数验证了该有限元分析模型的准确性,并分析得出了该立柱-主轴系统导轨结合部对系统动态性能的影响情况。

考虑结合面和轴向力的主轴系统动力学特性

汽车覆盖件淬硬钢模具由于硬度高,在铣削过程中动态铣削力大,易发生颤振,而主轴系统动力学特性直接影响铣削稳定性。为了准确建立主轴系统动力学模型,考虑主轴系统铣削状态下产生的轴向铣削力和离心力对主轴结合面接触刚度的影响。通过分析得到,轴向铣削力对主轴结合面接触刚度有强化作用,使主轴系统固有频率有微小的增加;而离心力对结合面接触刚度有软化作用,随着主轴转速升高,系统的固有频率减小,尤其高转速时主轴系统的动力学特性偏差较大,对比而言离心力的软化作用多于轴向铣削力的强化作用,故主轴系统在铣削过程中动力学特性相比静止无载状态下仍是软化现象;分析结合面预紧力、刀具参数等因素对主轴系统动力学特性的影响规律,为准确分析主轴系统动力学特性和预测铣削稳定性提供理论参考。

数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法

为使数控机床主轴系统热模型更为准确,混合响应面模型和多目标遗传算法,提出一种多参数、多目标热模型修正方法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性(温升、热变形等)数据,采用中心复合设计的试验设计方法,在设计空间抽取样本点进行数值模拟,建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应面模型,利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化,取得Pareto最优解集,提高原有限元热模型的准确度。最后,以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析,结合热平衡试验的温升和热变形数据,并以此为目标对其有限元热模型的4个主要参数(1个热流密度,3个换热系数)进行了修正研究。结果表明:提出的基于近似模型的多参数、多目标修正方法,适用于机床主轴系统等复杂结构的模型修正,可以有效地利用试验数据,通过有限次的数值模拟计算获得需修正参数的最优解,减少了模型分析的计算误差,使得修正后的模型结果更为接近实际。

高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模

针对高速电主轴系统具有复杂机电系统的特点,提出对高速电主轴系统进行机电耦合分析的观点。提炼并归纳了高速电主轴系统中存在的多物理过程、多参数耦合现象,给出高速电主轴系统全局耦合关系的框图。通过分析高速电主轴电动机—主轴子系统的结构及其耦合情况,得到了该子系统的机电耦合关系框图,并建立其物理模型。基于机电系统分析动力学理论,采用变分原理法,应用拉格朗日方程建立电动机—主轴子系统的电压方程和机械运动方程,将两组方程联立得到与该子系统物理模型相对应的数学模型,导出子系统的动力学方程,为进一步研究高速电主轴系统的机电耦合动力学性能提供理论基础。

高速高精度数控车床主轴系统的热特性分析

基于高速高精度数控车床主轴回转系统热特性设计要求 ,建立了高速主轴系统的温度场模型 ,并通过试验验证了模型的正确性。然后以该模型为基础计算分析了主轴部件的温度场分布和主轴热变形 ,从而为主轴部件的热设计奠定了基础。