42CrMo钢高精度主轴加工工艺研究

42CrMo钢高精度主轴是矿用液压钻机动力头的关键件,其整体设计结构及加工工艺较复杂,各表面尺寸精度高、加工工序繁多,高质量成品的控制难度较大。传统的主轴加工过程中关键的尺寸、形状、位置精度时常超差,一次加工合格率较低。为有效提升高精度主轴的加工效率和保证加工质量,在传统加工工艺不足的基础上进行了系统的科学研究分析,探索了新的加工工艺路线及关键尺寸精度的控制方法,最终保证了动力头主轴的成品加工质量、降低了加工成本、提升了加工效率,主轴一次加工合格率高达100%。

基于球标法的高精度主轴回转误差测量

对高精度主轴径向回转误差的测量方法进行了研究,在分析了现有的误差分离方法基础上,提出了一种基于球标法的误差分离方法。结合玻璃半球与钢盘设计了新的标准器,采用轴向布置传感器的方法对其进行测量,建立数学模型以实现主轴回转误差与标准器形状误差的分离。利用LabVIEW虚拟仪器技术,搭建了整个测量系统,包括回转平台、数据采集装置、上位机测量软件。最后,对高精度主轴进行了实际测量,结果显示,该测量系统具有比较高的精度;将球标法与反向法进行对比,两者分离出的回转误差数值吻合,验证了球标法误差分离的可行性与准确性。

轴芯冷却电主轴热特性分析的数值模拟与实验研究

为了改善高速高精密机床电主轴"外冷内热"的现状,基于电主轴热薄弱点分析,提出了一种轴芯冷却结构及系统;进行了轴芯冷却电主轴热特性实验,并结合热特性有限元数值计算模型研究了转速、负载和冷却油流量对电主轴热特性的影响。实验结果表明:该轴芯冷却结构和系统可显著减小不同转速和负载下电主轴系统内部各部件的温升;与没有轴芯冷却的常规电主轴相比,在轴芯冷却油流量为2.5L/min时,轴芯和轴承测点温升均减小了50%左右,轴芯轴向热变形减小了50.8%,系统热平衡时间减小了66.7%,从而提高了机床电主轴的加工精度和加工效率;轴芯冷却油流量从1.5L/min增大到2.5L/min时,系统热平衡时间减少。