ADGM高速精密数控车床主轴单元设计

根据课题总体目标设计了符合要求的高速精密数控车床电主轴,主要包括轴系参数的计算,冷却、润滑和密封装置的设计。其中轴系参数计算主要包括主轴轴径计算和轴承的选配和校核。在结构设计中,考虑到前轴承和转子的冷却、轴承的润滑及结构的密封问题。电主轴装入ADGM高速精密数控车床中进行试切,结果表明,车床的加工精度、进给速度和加工速度等各项参数都符合指标,证明了该主轴设计合理。

ADGM高速电主轴热态特性仿真分析

温度对于高速精密电主轴加工至关重要,为了一步了解ADGM高速精密电主轴的热态特性,首先分析计算了电主轴的热源和各部分传热特性,建立了电主轴整体的三维模型,并利用ANSYS Workbench有限元软件进行稳态热特性和热-结构耦合特性分析;通过仿真分析了解了电主轴温度场的分布和温升对整个电主轴变形的影响,当电主轴未使用冷却时,热变形较大,最大变形0.12mm,而当通冷却水时,电主轴的最大变形量为0.007mm;最后提出了改进电主轴热态特性的主要措施。

高速电主轴数据采集系统设计

为了分析高速电主轴的动态和热态特性,设计了一套基于Lab VIEW的高速电主轴振动和温度数据采集系统。该系统主要由压电式加速度传感器、一体化温度传感器、数据采集卡、变频器和计算机组成,使用Lab VIEW2009虚拟仪器开发平台,实现了高速电主轴运行中振动和温度信号的实时采集处理、波形显示以及信号存储。

精密电主轴结构设计及测控技术发展现状

由于经济和环境因素,现阶段对高速、高精度、高效机床的需求越来越迫切,电主轴作为数控机床的关键功能部件,国内外学者在电主轴结构设计及测控技术方面做了大量的研究,取得了较好的研究成果。主要从国内外电主轴的结构创新、优化设计提高电主轴综合性能及电主轴的测量技术进行介绍,从中了解电主轴的研究现状,为我国电主轴设计人员及学者提供参考。

基于ANSYS Workbench的ADGM电主轴结构优化

以ADGM高速数控车床用电主轴为研究对象,以优化主轴的性能为目标,利用有限元分析软件ANSYS Workbench优化设计功能,对主轴的悬伸量、跨距和电机转子安装位置进行优化。对优化前后主轴的静动态特性进行对比分析,结果表明优化后主轴的径向静刚度提高了38%,1阶固有频率提高了1%,充分改善了主轴性能,并且主轴长度缩短了40 mm,减少了生产成本。

双气缸自动松拉刀装置电主轴的结构设计及分析

为提高机床加工中心的工作效率,设计了双气缸自动松拉刀装置电主轴,相对于单气缸或油缸的自动松拉刀电主轴系统,该设计更安全可靠且无污染。介绍了双气缸自动松拉刀系统电主轴的基本结构及工作原理,通过ANSYS Workbench分析软件对双气缸电主轴进行有限元仿真分析,并进行试验测试。结果表明:该电主轴松刀力变大,主轴静态刚度满足要求,工作转速远低于其一阶临界转速,前轴承振动速度有效值小于0.6 mm/s、温升小于20℃,证明该电主轴设计合理。

1060铝搅拌摩擦焊与TIG焊接头组织和性能分析

对4 mm厚1060铝分别进行了搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG),焊后对FSW和TIG接头的显微组织和力学性能进行了对比研究。结果表明:FSW接头的焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒;热机影响区受搅拌头机械搅拌和焊接热循环的综合作用组织发生了较大程度的变形;热影响区组织发生粗化现象。TIG接头组织表现出明显的铸态组织,且靠近熔池的柱状晶沿母材向对接中心线显著长大。力学试验表明:FSW接头的抗拉强度优于TIG接头的抗拉强度,约为TIG接头的1.5倍。两种接头的断裂形式均为韧性断裂;两种接头的显微硬度最低值均出现在热影响区,且FSW接头的显微硬度优于TIG接头。

440C高温不锈钢作为轴承钢的发展现状

随着航空航天等领域各种技术的发展,对航空航天等领域使用的轴承在防腐蚀、耐高温、长寿命方面的要求也越来越高。440C不锈钢作为一种马氏体不锈钢,具有较好的耐磨性、耐腐蚀性能、抗高温性能,是目前特殊工况下精密轴承制造的首选材料。从440C钢在轴承应用方面分析440C钢的生产工艺、表面硬化及摩擦性能的发展现状,结合国内外440C不锈钢的发展状况,针对其耐磨性和耐腐蚀性能提出解决方法,为进一步促进440C钢作为轴承钢的应用提供了研究视角。

电机后置式电主轴的结构优化

针对某型号的电机后置式电主轴加工精度低、振动大、温升高等缺点,对后置式电主轴进行了优化设计,在主轴末端增设一个小尺寸轴承,对改进前、后的电机后置式电主轴进行振动特性的比较分析。结果表明,在末端增设一个小尺寸轴承后,电机后置式电主轴振动值变小,运转精度提高,径向跳动和轴向窜动明显减小。

搅拌摩擦焊机械主轴热态性能分析

通过采用有限元方法,运用Solidworks软件,研究搅拌摩擦焊机械主轴的热态特性。确定搅拌摩擦焊机械主轴热分析的边界条件,计算出轴承发热量,建立搅拌摩擦焊机械主轴热力学有限元模型,并对搅拌摩擦焊机械主轴进行稳态热、温升变化以及温度场分布情况进行分析,研究结果表明,搅拌摩擦焊机械主轴结构设计合理,温升在控制范围之内。

立式搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构设计及有限元分析

对搅拌摩擦焊技术发展进行了简要介绍,分析了搅拌摩擦焊中工艺影响因素,结合目前电主轴的发展趋势——动静压电主轴,在铝合金搅拌摩擦焊电主轴单元关键技术研究的基础上,确定电主轴的工艺参数,设计研发一种新型的立式搅拌摩擦焊动静压电主轴,具有自动调节负荷的功能,并对主轴的结构设计、油腔结构和运行状态进行详细的介绍,并利用Solid Works Simulation对转子轴静态受力进行模态分析,经初步检测符合设计要求。较好地解决了搅拌摩擦焊主轴适用材料窄、滚动轴承寿命短、转轴承载负荷过大和主轴可靠性差等问题。

ADGM电主轴环形冷却水道设计与仿真

根据ADGM电主轴结构特点和热源分布,为了提高冷却系统的冷却效果,设计了环形冷却水道。利用有限元分析软件ANSYS CFX对环形冷却系统进行仿真分析,发现当冷却水流速为0.7 kg/s时,冷却效果达到最佳。实验验证:对出水口温度、定子温度和轴承座温度等实验数据进行测量,将实验数据与流速为0.7kg/s时的仿真数据进行比较,发现CFX仿真结果与实际实验结果基本一致,这证明了仿真分析的正确性和环形冷却水道设计的合理性。

高转速大功率木工雕刻机电主轴设计及性能测试

对大功率木工雕刻机电主轴进行设计,主要包括转轴轴径计算、轴承选择及其跨距的确定、预紧力的确定、润滑冷却方式的确定。对雕刻机电主轴进行出厂测试,通过对电主轴的工作温度、振动及噪声进行测试后,发现当主轴达到额定转速后各部分温度基本保持在36℃以下,振动值在1.6m/s2以下,噪音值基本在60d B左右,满足设计要求。