计入电磁平衡装置的机床电主轴稳态温度场有限元分析

为了实现机床电主轴在工作过程中不停机主动平衡,设计了一种电磁平衡装置,将其集成到电主轴前端,形成了新的自平衡电主轴。为了研究该新型电主轴的热特性,建立了其三维有限元模型,计算了生热率和换热系数,确定了热载荷和边界条件,完成了自平衡电主轴整机三维稳态温度场分析,获得了温度分布云图。重点研究了平衡头安装、通电和主轴转速对自平衡电主轴温升的影响,根据分析结果确认了自平衡电主轴受平衡头和转速影响规律,对所提出的新型自平衡电主轴热学设计和散热优化提供了基础。

电主轴用电磁式主动平衡装置启动磁场仿真分析

为了有效抑制机床电主轴在加工过程中的实时质量不平衡,提出了一种含永磁体的电磁式在线主动平衡装置结构。在进行该平衡装置电磁设计时,启动磁场设计是否合理至关重要。根据平衡装置结构特点,采用二维简化模型,以磁场分布云图和磁通密度大小为主要指标,对磁源和气隙的影响规律进行了详细研究。根据有限元仿真分析结果,驱动电流、磁体和空气隙是启动磁场设计的敏感参数,特别是驱动电流、磁体长径比和磁体与磁性齿之间的空气隙对启动磁场的影响较大,在设计中需要根据有限元仿真的结果进行优化选择。

高速主轴在线动平衡调控实验研究与特性分析

为了解决高速主轴运行过程中产生的振动造成主轴加工精度低、零件表面质量差等问题,运用NI虚拟仪器对振动信号采集、处理,通过输出信号控制电磁式平衡装置内部的铁齿与配重盘上的永磁体相互作用,实现主轴在线动平衡。搭建实验平台,通过多次实验找到了主轴共振转速范围,并分析机械主轴转速与实验平台振动之间关系。改进了旋转机械初次试加质量块经验公式,分析初次试加质量大小与主轴振幅之间关系。结果表明:运用影响系数平衡方法,主轴振动降幅明显、平衡效率提高,残余不平衡量降低,电磁式平衡装置在线动平衡实验结果为高速主轴平衡调控提供理论依据与实验支持。

基于影响系数法的主轴在线动平衡实验研究

针对高速机械主轴动不平衡、振动等原因对主轴加工精度造成破坏等问题,采用影响系数法对主轴进行在线动平衡。搭建实验平台,应用电磁驱动式平衡装置,通过机械主轴在不同工作转速下的动平衡效果,找到了主轴共振转速,主轴经过临界转速进入了柔性工作状态,采用了双面影响系数法在线动平衡方法,通过水平和垂直方向同时检测主轴振动,客观表达主轴振动状态。实验结果表明:双面影响系数法平衡精度明显高于单面影响系数法,主轴振幅降低显著,平衡效率提高。影响系数法在线动平衡实验为高速机械主轴在线动平衡调控提供了依据。