为了进一步提升电主轴的加工性能,以常见的A02型电主轴为分析对象,使用热膨胀系数小以及减振性能优异的碳纤维材料替换芯轴的不同部位,以此设计4种碳纤维-金属复合芯轴,探讨其对A02型电主轴的影响。通过有限元分析,对4种碳纤维-金属复合芯轴和常规钢芯轴的动态特性和热特性进行评估。结果表明全碳纤维芯轴的性能最佳,而心部碳纤维芯轴可以在避免使用大量碳纤维材料的基础上实现与全碳纤维芯轴相近的效果;外侧碳纤维芯轴具有成熟的加工工艺,可以直接进行加工试验。列举了几种碳纤维-金属复合芯轴已有或具备可行性的加工方案,为碳纤维材料与电主轴结构更好地结合提供参考。

为了精确表征电主轴运转过程中的热态特性,综合考虑热诱导预紧力与黏温效应的影响,建立了新的轴承生热动态模型,在热边界条件引入接触热阻的基础上,采用有限元方法得到主轴系统稳态温度场分布,并分析了主要因素对电主轴热态特性的影响。计算结果表明接触热阻的存在使主轴系统整体温度梯度增加,比没有考虑接触热阻时的温升高;温升引起的热变形,不仅生成了热诱导预紧力而且增加了轴承的温升;为了降低轴承产热,低转速下应选用高粘度润滑油,低转速下应选用高粘度润滑油。

电主轴的热变形是机床精密加工精度的非常关键的影响因素之一,而热膨胀系数是影响电主轴热变形的关键参数。热膨胀系数受多种参数的影响,呈较强的非线性关系,且没有精确数学模型进行描述。利用人工蜂群算法不依赖精确数学模型寻优的优势,对电主轴热变形模型中的关键系数—热膨胀系数进行优化,从而提出了基于改进人工蜂群算法的电主轴热变形模型。仿真研究结果表明,改进的蜂群算法相比于标准蜂群算法优化精度提高了大约2倍,达到收敛精度的迭代次数减少10%-16%,动态寻优能力加强。以100MD60Y4型号电主轴为被控对象,对不同转速下的电主轴进行热变形研究。实验结果表明,以转速为2000rad/min为例,基于经验热膨胀系数得到的热变形量与实际测得的热变形量在X、Y、Z三个方向的误差分别为0.17μm、0.47μm、1.48μm,基于优化热膨胀系数得到的热变形量与...

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统。为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化。

阐述了数控机床的发展现状。介绍了NUM数控系统星三角转换功能及其使用方法。详细介绍了该功能在数控机床中的应用。

针对数控机床电主轴热分析过程中热态实验数据难以获取,难以进行热态特性分析的问题,提出了一种考虑电主轴产热与散热的综合有限元分析模型,利用有限元分析方法得到热态温度场分布图,可为数控机床电主轴的温度控制及热分析提供理论基础和数据支撑。

基于油气润滑气液两相流理论,采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立B7003CY/P4角接触球轴承腔内的油气两相流模型,分析轴承腔内气相流速、压力以及润滑油的分布。通过计算轴承的摩擦生热量以及腔内关键点的换热系数,分析轴承腔内温度场的分布。试验与仿真结果表明:润滑油沿着进油管道进入轴承腔内,大量的润滑油聚集在轴承腔内的前端,少许润滑油会随着空气进入轴承腔内,而进气速度影响润滑油的分布;轴承腔内的温度受电主轴的转速和进气压力影响,随着电主轴转速提高,摩擦产生的热量增多,轴承腔内的温度升高;进气压力越大,空气流速越大,轴承腔内的温度越低,且轴承腔内换热系数细化后得出的温度场更接近真实值。

为了在车床运行时能更精确地进行稳态热补偿，根据机械变形学和传熟学的有关理论，综合考虑车床主轴轴线各个零件之间热传递以及其与空气、风扇对流换热对温度场和温度应力场的影响，采用SoiidWorks三维建模软件和ANSYS热稳态与热应力耦合分析求解技术，获得了车床在穗态加工时车床主轴轴系的轴端应变值。通过与实验数据的对比，说明了该方法的准确性，从而采用数控误差补偿修正因热变形引起的精度误差。

介绍了电主轴的主要结构,并以260XDJ 12型车铣复合加工中心用电主轴建立有限元模型,应用ANSYSWorkbench对电主轴进行模态分析,得到其固有频率、振型以及临界转速.并通过激振试验对分析结果进行实验验证,实验结果验证了电主轴设计的合理性.

针对一种加工中心新产品设计中需要确定电主轴转子套内径尺寸问题,文中使用Simulation有限元分析工具对转 子套组件进行了应力应变和热应变双分析,确定了转子套内径的室温自由尺寸值.该方法对机械设计计算中的同类问题和 生产装配都有现实参考价值.