高速主轴临界转速直接影响主轴转速、精度、震动、寿命等多个性能,是主轴动力学设计的主要内容。常用计算主轴临界转速方法包括有限元法、传递矩阵法等,每种计算方法有各自的优点和局限。介绍主轴临界转速的3种计算方法,并对其中关键处理步骤进行说明。以某型号电主轴为例,对其分别进行计算求解,并对结果进行比较,总结3种计算方法适用情况,为主轴结构设计和性能提升提供参考。

高速主轴在工作过程中易受热变形影响数控机床加工精度,而角接触球轴承作为高速主轴的支承件发挥着巨大的作用。根据Hertz接触力理论,结合角接触球轴承受力平衡以及位移方程,建立角接触球轴承对主轴位移影响的分析模型,然后通过对比用模型计算的轴套位移值与用位移传感器测得的轴套位移值来进行验证;最后分析计算不同转速下轴承内外圈接触力和轴承刚度的影响,以及不同转速下对轴套和主轴位移产生的影响。利用该模型可以设置合理的预紧载荷以及主轴转速,提高轴系的运动定位精度,为轴承预紧量的施加、工作预紧载荷的调整及预紧装置的设计提供参考,弱化轴承塑性变形导致的热变形,从而降低对高速主轴变形位移产生的影响。

针对高转速主轴，设计一种新型油气润滑装置，通过该装置能够保证主轴在高速运转时，保持较低的温升，从而保证主轴的精度及加工精度。