08060416-高速磨床电主轴振动特性的实验研究及磨床发展方向

合集下载

高速磨床主轴模态测试与分析研究

ｆｎｄｂａｓｏｆｄｙｍｉｎｌｉｎｄｏｐｉｉａｉｎｍｅｈｏｕｙｍｅｎｎａｃａａｙｓｓａｔｍｚｔｏｔｏｄ，ａｈｅｍｏｌｅｔｎｇａｎｌｉｈｅｎｄｔｄａｔｓｉｎｄａａｙｓｓｏｆｔｍａｎｓｆｒｅｆｍｅｔｈｅＬＭＳｄｙａｉｉｎａａｌｎｇａｄａａｙｉｙｓｅｉｈａｔｗｅｅｐｒｏｒｄｗｉｈｔｎｍｃｓｇｌｓｍｐｉｎｎｌｚｎｇｓｔｍ
文章编号：６４２７（０００ —０２０１７—９４２１４０２—５Ｊ
高速磨床主轴模态测试与分析研究
陈桂平，桂林崔中，洪伟文，于
（南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙湖４０８）１０２
摘
要：ＭＳ．ａｒｎ＆Ｎａｔｎ软件平台上建立了ＣＣ３２高速凸轮轴磨床主在ＣＰｔａｓｒａＮ８ｌＡ
轴在支承约束状态下的有限元模型，对其结构进行了动态分析与优化并得到了主轴的最优
结构模型，用Ｌ应ＭＳ振动及动态信号采集分析系统对优化前后的主轴进行了模态测试与
ｔａｏｔｒｌｔｏｍｏｒｎｓｆｗａｅｐａｆｒｆｒＣＮＣ３２ｈｇ — ｐｅａｓａｔｇｉｄｒｈｐｉｌｍｏｅｏｈｈｆｗａ８１Ａｉｈｓｅｄｃｍｈｆｒｎｅ，ｔｅｏｔｍａｄｌｆｔｅｓａｔｓ

高速精密实验磨床电主轴振动特性的实验研究

第4期(总第131期)2005年8月机械工程与自动化M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G &　AU TOM A T I ON N o 14A ug 1文章编号:167226413(2005)0420046203高速精密实验磨床电主轴振动特性的实验研究3宋德儒,吴玉厚,张　坷(沈阳建筑大学交通与机械学院,辽宁　沈阳　110168)摘要:介绍了高速精密实验磨床直线电机带动电主轴进行磨削加工时伺服刚度的调节方法;分析了电主轴-砂轮接杆系统高速旋转时引起振动的原因,提出了改进的方法;并通过实验验证改进后的主轴-砂轮接杆系统振动平稳、幅值较小,能满足高速精密磨削的要求。

关键词:电主轴;砂轮接杆;振动;磨削中图分类号:T G 580.21+4 文献标识码:A3国家自然科学基金资助项目(50475167);辽宁省教育厅科学研究计划资助(2004D 096)收稿日期:2005203207作者简介:宋德儒(19802),男,辽宁庄河人,在读硕士研究生。

0　引言为了提高砂轮的线速度,实现高速精密磨削加工,往往对砂轮驱动和轴承转速要求很高。

由于电主轴单元采用内装式电动机直接驱动主轴,将机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。

其具有刚性好、回转精度高、运转时温升小、稳定性好、功耗低、寿命长等优点,能够有效地降低传动误差和加工误差对工件加工精度的影响,满足高速精密加工的要求,在高速精密磨床上具有广泛的应用前景。

电主轴在进行高速精密磨削加工时,其主轴转速一般在10000r m in 以上,有的甚至高达60000r m in ～100000r m in ,所以砂轮-主轴系统即便有很小的不平衡量,也会产生非常大的不平衡离心力,造成机床的剧烈振动,影响加工精度和表面质量,甚至损坏砂轮及主轴。

因此对砂轮-主轴系统动态特性及动平衡技术的研究越来越受到人们的重视。

1　振动测试系统1.1　主轴横向进给伺服刚度的调节本磨削系统的高速电主轴是安装在直线电机的动子之上的,通过PM A C (可编程多轴控制器)控制直线电机带动电主轴实现高频往复运动,从而实现非圆截面的精密加工。

高速磨床主轴模态测试与分析研究

比［引，哪个部位刚度不行或出现裂纹，就加固哪个部位，这是一种带有盲目性的补救性设计方法．用模态测试分析方法可以了解磨床主轴振动特性，并结合动态分析来进行故障诊断和结构优化，这是研究和解决上述问题非常有效的手段．模态分析分为试验模态分析和计算模态分析［３］，试验模态分析是以振动理论、信号处理技术和振动试验方法为基础，从测
图１磨床主轴结构尺寸
Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｚｅｏｆｓｈａｆｔ
２．２高速磨床主轴模态测试本测试拟对高速凸轮轴磨床主轴进行模态试
验，测量其模态频率和振型．试验分２部分，一是对机床原用主轴进行测试；二是对优化改进后的主轴进行测试．我们关心的是其在工况下模态参数，因为机床在高速运转时测量不现实，所以拟测试主轴在静态支承下的模态参数，对主轴的静压轴承支承进行简化，近似认为轴颈处为刚性支承．试验用２个支承座代替静压轴承支承主轴轴颈，为防止支承座本身的固有振动特性影响其支承的主轴模态参数测试，支承座做得尽可能厚实，高度尽可能低．本实验加工了２个试验支承座，约束主轴在实际工作时的轴颈部位．支承座采用４个Ｍ２２的螺栓固定在大型试验台上．因试验台相对试件很大。所以本试验把试验台近似看成是刚性的，不考虑其对试件模态参数的影响．
利用ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ＆Ｎａｓｔｒａｎ软件对优化前后的主轴进行了动态分析．如图１所示，以主轴结构尺寸Ｌ。，Ｌ：和Ｌ。为设计变量（原主轴Ｌ。，Ｌ。和Ｌ。分别为１５９，１６５和９８ｍｍ），通过拉丁超立方试验设计方法，获取３０组结构尺寸参数，分别建立其几何模型和有限元模型，计算出其质量并利用ＭＳＣ．Ｐａｔ－ｒａｎ＆Ｎａｓｔｒａｎ分析得出第１阶固有频率．由于质量和１阶固有频率是一对相互矛盾的目标，使用权重和方法将两目标优化问题转化为单目标优化问题，利用遗传算法可得到最优结构尺寸，当Ｌ。，Ｌ。和Ｌ。分别为１５０，１６０和７４．５ｍｍ时，主轴质量和１阶固有频率值为最佳口］．

高速磨床动态性能及变速磨削颤振的实验研究

一
１动态性能试验
试验在样机Ｍ１２Ｓ３０型高速外圆磨床上进行。采用实验模态分析法对整机进行动态分析。
图ｌ磨床测点布置
衰１各阶模态的固有频率和阻尼比
１１模态参数的测试与计算．采用快速高效的脉冲激振法，磨床测点布置如图１示。沿磨削力方向激振主轴前端点１所，其余各点拾振。用Ｃ９０动态信号分析仪对各测点加Ｆ一１速度的响应值进行采样和分析，得出各点的传递函数。利用分量分析法求得各阶模态固有频率和阻尼
２１０１年１月１
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＣＳＩ
ＮＯ．０１Ｖ２１Ｖ０＿９Ｎｏ２ｌ３．１
第３９卷第２１期
ＤＩ１．９９ｊｉｎ１０ — ８１２１．１０８Ｏ：０３６／．ｓ．０１３８．０１２．１ｓ
找出振动薄弱环节和主要振源，提出抑制振动措施；然后结合动力分析与动态设计，改进样机研制出新型
高速高精度低粗糙度外圆磨床。在改进后的磨床上进
行变速磨削颤振试验，寻找抑制磨削颤振途径。经过
系列试验、研究，将动力学与生产实际结合，达到了预期目标。
ＥｐｒｍｅｔｔｎＲｓａｃｎＤｎｍｉｅｆｒｎｅｏｉｌＳｅｘｅｉｎａｉｅｅｒｈｏｙａｃＰｒｏｍａｃｆｌｌｐｄｏｌｇｅ
ＧｒｎｅｎｒａｌｐｅｉｎｉｇＦｕｔｒｉｄｒａｄＶａｉｂｅＳｅｄＧｒｄｎｌｔｅ

数控机床高速电主轴技术综述报告

数控机床高速电主轴技术综述报告随着数控机床的发展，高速电主轴技术逐渐成为数控机床的重要组成部分。

本文将综述数控机床高速电主轴技术的发展现状、挑战和前景。

1.发展现状高速电主轴技术是指将电机与主轴整合在一起，以实现高速、高精度和高效率的加工。

这种技术在数控机床行业得到广泛应用，并在不断发展中。

其次，高速电主轴技术在加工精度方面取得了长足的进步。

传统机床主轴存在动静平衡和热变形等问题，限制了加工精度。

而高速电主轴技术采用电机直接驱动主轴，减少减速传动部件，降低了动静平衡问题，提高了精度。

同时，高速电主轴技术利用高速运转产生的离心力将液体或气体注入轴承，形成微气体轴承，有效抑制了热变形，进一步提高了加工精度。

最后，高速电主轴技术在振动和噪音控制方面也取得了一定的成就。

高速运转的传统机床主轴容易产生振动和噪音，影响加工质量和工作环境。

高速电主轴技术通过电机驱动主轴，提高了运转平稳性，减少了振动和噪音。

2.技术挑战然而，高速电主轴技术在发展过程中也面临着一些挑战。

首先，高速电主轴技术需要解决热问题。

高速运转会导致主轴产生大量的热量，如何有效散热是一个关键问题。

目前，通过轴承内的液体或气体注入来进行主轴冷却已经成为一种常见的解决方案。

此外，还有一些技术如陶瓷轴承、液氮冷却等也在不断研发中。

其次，高速电主轴技术需要解决动静平衡问题。

高速运转会产生离心力，增加主轴的不平衡。

传统的方案是采用平衡块进行动静平衡，但这种方式存在一定的局限性。

新的方案如在线动平衡和振动传感器反馈调整等的发展为解决这个问题提供了新的途径。

最后，高速电主轴技术需要解决驱动技术问题。

高速电主轴对电机的驱动要求非常高，如何实现高速转子的精确控制是一个重要挑战。

目前，采用高性能的伺服电机和调速器已经成为一种常见的解决方案，并且在不断推进优化。

3.发展前景高速电主轴技术在数控机床行业有着广阔的应用前景。

首先，随着制造业对加工效率和精度要求的不断提高，高速电主轴技术将成为机床制造商的技术发展方向，有望在未来得到更广泛的应用。

浅谈国内高速电主轴的应用与发展

浅谈国内高速电主轴的应用与发展摘要：随着科学技术的不断发展，高速电主轴已经成为了数控机床向高端方向发展的一项关键技术。

文章从国内高速电主轴的应用出发，进而对国内高速电主轴的未来发展趋势进行分析与探讨。

关键词：高速；电主轴；应用与发展引言电主轴作为机床的核心功能部件，和传统的皮带与齿轮转动主轴相比较，高速电主轴具有结构紧凑、动态特性好、高效、调速范围广等很多方面的优势，并克服了传统电主轴系统振动大、惯量大、噪声大等方面的缺陷，以此在超高速机床中得到了广泛的应用[1]。

随着高速机床技术的不断发展，在我国的机床加工技术中，高速电主轴的很多技术都得到了有效的应用，并在应用中得以迅速的发展。

1.国内高速电主轴相关技术应用1.1.高速电主轴润滑与冷却技术的应用在高速电主轴中，润滑的部位的设置一般都在动静压主轴支撑的电主轴上，因此，润滑剂的使用通常为粘度和温水性比较低的高速机械油。

在高速电主轴中，此高速机械油的供压能力和流量都非常大，同时，采用特殊的方式可有效降低油路中润滑油温度的上升。

通常，以混合陶瓷球主轴支撑的电主轴，在润滑上都是采取油气和油雾来进行的，润滑中通过和空气的混合，来自于工厂气源中的压缩空气就能达到常供状态。

在这一过程中，润滑油的供给方式所采取定时而又必须的最小量方式，虽然在设备和成本上比较复杂与高，但是却能分别对每个主轴进行精确的润滑，在润滑的效率上非常高，还不会对环境造成污染。

高速电主轴在将电能转化成机械能的过程中，部分能量被间接的转化成了热能。

在这个过程中，这些热能是不能通过机壳和电扇向外扩散的，而在没有实施控制行为的前提下，电主轴会因热量的积聚导致主轴的轴承受到一定程度的破坏。

经高速电主轴温度有限元分析发现，这些热量的产生是在通电后的定子中集合的，根据这一原理，通过设计一个冷却液的套筒，并将其内装定子绕组，采用循环冷却液体将热量带走或吸收，这样就能将电主轴内的热量均匀的分布在电主轴各部[2]。

高速电主轴的振动分析

毕业设计（论文）题目高速电主轴的振动分析作者学院专业学号指导教师二〇一一年五月三十日摘要高速加工能显著地提高生产率、降低生产本钱和提高产品加工质量，是制造业进展的重要趋势，也是一项超级有前景的先进制造技术。

实现高速加工的首要条件是高质量的高速机床，而高速机床的核心部件是高速电主轴单元，它实现了机床的“零传动”，简化了结构，提高了机床的动态响应速度，是一种新型的机械结构形式，其性能好坏在专门大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。

在主轴的动态参数中，振动是最重要的问题之一，包括了丰硕的运行状态信息，是一个动态状态信息库。

因此对高速电主轴进行振动分析相当重要。

本文要紧介绍了高速电主轴的振动机理及相关的防治方法，提出了高速电主轴的检测方式，介绍了虚拟仪器Labview及其仿真进程。

并通过仿真结果对不同因素的振动阻碍进行了直观描述，对前述的理论分析进行了验证。

关键词高速电主轴，Labview仿真，振动分析，虚拟仪器测试ABSTRACTHigh speed machining(HSM)has become the mainstream of manufacturing for drastically increasing productivity,reducing production costs and improving the product quality.HSM is also a promising advanced manufacturing technology.In the realization of HSM,machine tool generally plays an all-important role and high speed motorized spindle is the key technology for a machine tool.The machine tool equipped with high speed motorized spindle has characteristic of the zero-transmission and simplified of the machine structure.With use of new mechanical structure,the high speed motorized spindle has much better dynamic performance in response to the high demands in this machine.In general,overall performance of high speed machine in terms of the machining precision and productivity is largely dependent upon the performance of the equipped high speed motorized spindle.It is storeroom in the dynamic problem of the machine tool which include many information of the dynamic movement on the equipment. So it is very important to analysis the vibration of high-speed electric spindle.This article mainly introduced vibration mechanism and preventing measures of the high-speed electric spindle.It proposes the detection method of high-speed electric spindle and introduces the Labview virtual instrument and its simulation process. Through the simulation results we make intuitionistic description for the influence of vibration ,in different factors and validate the foregoing theoretical analysis. Keywords: high-speed electric spindle, Labview simulation, vibration analysis, Virtual instrument testing目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 本课题研究的背景和意义 (1)本课题研究的背景 (2)课题的研究意义 (3)1.3 国内外研究现状 (3)电主轴振动分析的研究现状 (3)电主轴振动检测研究现状 (4)1.4 本课题研究内容 (5)第二章高速电主轴振动的产生和特点 (6)2.1 高速电主轴的工作原理和结构 (6). 高速电主轴的工作原理 (6). 高速电主轴的大体结构 (8) (9)2.3 振动的相关介绍 (9)振动的分类 (9)几种振动和冲击信号的特点 (11)2.4高速电主轴振动缘故分析及其操纵方法 (11)电主轴的油膜振荡 (14)电主轴的电磁振动 (16)电主轴的机械振动 (18)第三章振动检测的整体设计及实施 (19) (19) (19)构建实验台 (20)传感器 (20)传感器的位置 (21)的组建与硬件设计 (21)振动信息的读取 (24)转速测量 (25)信号调理 (26)预处置 (27)异样数据的剔除 (27)趋势项的提取或去除 (27) (27)干扰产生的机理 (28)抗干扰方法 (28)第四章振动实验检测与信号分析 (29) (30)4.2 Labview简介 (30)4.3 测量点的布置 (31)4.4 测量进程 (32)4.5 测量结果的仿真分析 (41)第五章总结与展望 (42)参考文献 (44)致谢 (45)第一章绪论现代机械制造工业正朝着高精度、高速度、高效率的方向飞速进展，对加工机床提出了更高的要求，机床的高速化成为目前机床的进展趋势。

高速电主轴的关键技术及发展趋势

的转速最高
高速下快速响应 , 可以实现很高的速度
年代 , 主要用于零件内表面磨削 , 这
和加速度 , 且定位准确、因此在高精度
机床加工中得到了广泛的应用随着
种电主轴的功率低 , 刚度小 , 并且它采用
无内圈式向心推力球轴承 , 限制了高速
电主轴的产业化。到年代 , 随着国内
件 , 在超高速机床中得到了广泛的应用 , 它克服了传统主轴系统在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等缺点 , 有效的改善了主轴高速情况下的整体性能 ' 主轴机械结构紧凑电
国内高速电主轴的研究现状
国内对电主轴技术的研究始于
纪
转动惯量小 , 能在
世
轴研究也得到了很大的发展。同济大学、北京机床研究所和上海机床厂在高速电主轴方面也取得了很大的成就。目前国内生产的磨削用电主轴的转速在以内
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院杨贵杰秦冬冬
引言
电主轴是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部 , 较传统的皮带
和高精度转子位置测角技术、冷却技术、摩擦与润滑等多种交叉学科技术于一体 , 是一种典型的机电一体化产品。目前已成为国内外高速数控系统研究的热点问
担。目前国内外高速电主轴润滑和冷却
系统 , 一般均采用油气润滑系统 ”, '“〕。因此为使润滑和冷却系统满足电主轴在高
向高速大功率、低速大转矩方向发展
现代数控机床需要同时能够满足低
的不断进步和成熟 , 在满足成本要求的情况下 , 磁悬浮轴承将由一些特殊场合

高速电主轴技术的研究现状与发展

高速电主轴技术的研究现状与发展高速电主轴是高速机床的核心部件,它将机床主轴与电机轴合二为一,即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,也被称为内装式电主轴(Built-inMotorSpindle) ,其间不再使用皮带或齿轮传动副,从而实现机床主轴系统的“零传动”。

具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,并改善了机床的动平衡,避免振动和噪声,在超高速机床中得到了广泛的应用。

它按应用于不同机床中分为:钻铣主轴、加工中心主轴、雕刻机主轴、磨床用电主轴等。

随着高速加工技术的迅猛发展和广泛应用,各工业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加工等行业,对高速度、高精度数控机床的需求与日俱增。

这迫切需要开发出更加优质的高速电主轴。

高速电主轴的内部结构如图1所示。

图1高速电主轴的内部结构图1高速电主轴技术的研究现状<1～3>高速电主轴是一套组件,它包括电主轴及其一些附件:电主轴、高速变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置,因此它融合了高速轴承技术、冷却技术、润滑等技术。

高速轴承技术是高速电主轴技术中很关键的技术,有资料显示,在2 0世纪80年代,主轴轴承在脂润滑条件下的DmN(DmN是指主轴轴承的平均直径(mm)与主轴的极限转速(r/min)的乘积)值最多只能达到0 .5×10 6,但当采用了角接触陶瓷球轴承后,主轴速度迅速提高到 2 .0× 10 6。

1.1国内高速电主轴技术的研究现状国内电主轴的研究始于2 0世纪6 0年代,主要用于零件内表面磨削,这种电主轴的功率低,刚度小。

并且它采用无内圈式向心推力球轴承,限制了高速电主轴的生产社会化和商品化。

2 0世纪70年代后期至80年代,随着高速主轴轴承的开发,研制了高刚度、高速电主轴,它被广泛应用于各种内圆磨床和各个机械制造领域。

在 2 0世纪80年代末以后,由磨用电主轴转向铣用电主轴,它不仅能加工各种形体复杂的模具,而且开发了用于木工机械用的风冷式高速铣用电主轴,推动了高速电主轴在铣削中的应用。

精密数控磨床振动测试与减振技术研究的开题报告

精密数控磨床振动测试与减振技术研究的开题报告一、研究背景随着制造业的发展和技术的进步，精密数控磨床越来越被广泛使用，已经成为制造业中不可或缺的一部分，主要用于陶瓷制造、汽车零部件制造、航空航天等领域。

然而，在磨削过程中，磨削表面质量和精度受到多种因素影响，其中振动是影响磨削过程的重要因素之一。

磨床振动会导致磨削表面放大、粗糙度增大，影响加工精度和表面质量，甚至影响加工效率和工件寿命。

因此，对精密数控磨床振动进行测试和减振技术的研究显得尤为重要。

二、研究内容本研究拟采取以下研究内容：1. 精密数控磨床振动测试技术研究：探究基于加速度计的磨床振动信号测量技术，建立磨床振动测试系统，实现对磨床振动信号的采集和处理，并对其进行分析。

2. 磨削中的振动控制技术研究：通过分析磨床振动机理，探讨振动产生的原因和对磨削表面的影响，建立磨削力学模型，提出有效的振动控制技术，对其进行分析和验证。

3. 磨床减振技术研究：基于振动控制技术，探讨磨床减振技术的实现，研究磨床结构和刀具设计方案，以降低振动对加工表面质量的影响。

三、研究意义本研究旨在探究精密数控磨床振动测试与减振技术，对提高磨削表面质量和精度，提高加工效率和工件寿命具有重要意义，其意义包括以下几个方面：1. 提高加工质量和效率：通过减少磨床振动，提高磨削表面的精度和质量，可以提高加工质量和效率。

2. 增强磨床稳定性：研究磨床振动机理，可以提高磨床的稳定性，保证磨床长期稳定运行。

3. 发展新型磨床：通过磨床振动测试和减振技术的研究，可以为开发新型磨床提供技术支持。

4. 提高制造业水平：研究精密数控磨床振动测试与减振技术，可以提高制造业整体水平，推动制造业转型升级。

四、研究方法本研究将采用以下方法：1. 研究文献调研：通过查阅相关文献，掌握国内外精密数控磨床振动测试与减振技术的研究现状和发展趋势。

2. 磨床振动测试技术：探讨基于加速度计的磨床振动信号测量技术，建立磨床振动测试系统，并对其进行实验验证和数据分析。

高速磨床振动模式与临界速度的调查

高速磨床振动方式及临界转速研究概括本文研究了磨床主轴主要结构参数对其振动模式的影响。

基于传递矩阵法，考虑陀螺副、剪切、变截面等因素的影响，建立了磨床主轴转子-轴承系统多盘转子的动力学模型。

磨床主轴以临界转速、前三阶变化等动态特性参数的方式进行编程计算。

分析了轴承的轴向预紧力、支点轴承的跨距以及前后悬伸变化对磨床主轴转子轴承系统临界转速的影响及其变化方式。

结果表明，主轴系统的工作速度远低于主临界速度，因此可以在远离共振包络线的地方发挥作用。

1 简介高速磨床的主轴是典型的高速轴承转子动力系统，其转速远远超过低阶系统的临界转速。

动平衡的实现关系到其整体设备的性能和稳定性。

转子动平衡研究主要涉及1950年代以前的刚性转子研究[1-4]。

随着转速和柔性的增加，研究柔性转子动态平衡的方法应运而生。

早期柔性转子动平衡的研究是由Fidel提出的，后来这种方法被称为动平衡法或模态平衡法。

高速平衡需要相对较少的启动，因此具有更高的灵敏度。

当执行高速模式时，低阶模式不会受到影响，但会被识别为不平衡[5-7]。

轴承特性的影响在大阻尼运动下尤为重要。

在轴系动平衡中，当使用临界转速时，实现单模并不是那么容易。

后来，美国古德曼正式提出了基于最小二乘法的影响系数法，其优点如下：可以用电子计算机辅助识别动平衡；不平衡因素不受轴承特性的影响；可同时平衡多种振动模型，尤其是轴的平衡更方便有效。

然而，高速平衡时的激活次数增加，而高阶模式的敏感性降低 [8-10]。

基于转子动力学和结构系统动力学的基本理论，采用传递矩阵法建立高速磨床主轴系统的动力学理论模型。

在该整体传递矩阵法中建立了研究与仿真研究，对临界速度的影响进行了仿真研究。

高速磨床主轴系统动态特性的振动模态研究2. 临界速度和振动模式的数学模型2.1 模型的简化高速主轴系统是一种连续的弹性体。

基于集中质量动态模型传递矩阵方法的理论，有必要将实际连续转子简化为一系列刚性盘转子的集中质量，在轴段之间使用无质量和柔性连接[11-13]。

高速电主轴技术的研究现状与发展

高速电主轴技术的研究现状与发展下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!随着制造业的发展和技术的进步，高速电主轴技术作为现代加工领域的关键技术之一，其研究和应用也日益受到重视。

机床高速主轴_电主轴_性能测试技术进展_冯明

图 1 ＲO 评价体系
ＲＲO 反应了主轴轴心轨迹周期性的误差， XNＲＲO 反应了主轴轴心轨迹的随机性误差。在理论上，通常用信号的功率谱密度（ PSD）来描述 NＲＲO，即信号 PSD 中除去周期性成分的面积的平方根 σ 评价 NＲＲO 的大小。在实际工程应用中，也常用在一段时间记录的轨迹的带宽来评价。根据相关国内外标准［JB / T 10801. 2—2007］、［GB / T 17421］、［ISO 230-7∶2006E］和［ASME B89. 3. 4— 2010］，ＲunOut 体系主要用于主轴静态精度的评价。采用该评价体系时，测试结果中包含了刀具等的安装误差，在评价主轴动态精度时需要进行误差分离。
图 7 主轴刚度系统模型
图 8 轴系受载变形
目前，国内对于轴系刚度的测试方法尚没有统一的标准，对于不同类型主轴，其刚度测试时加载点及测量点的位置，以及主轴刚度、轴承刚度对主轴性能的影响仍有待研究。
2. 主轴刚度测试的方法主轴刚度测试的关键在于如何对主轴进行加载。常用的加载方式有接触式加载和非接触式加载两种。接触式加载通常利用砝码或液（气）压缸，通过套在被测主轴上的滚动轴承进行加载，如图 9 （ a）所示。这种加载方式可控性较低，且会对回转精度造成干扰，只适用于主轴静止或转速较低情况下的测试。对高速主轴进行非接触加载方面的研究报道较少，且主要采用电磁加载的方式，即通过电磁铁产生的电磁引力实现对主轴加载［6 －7］，如图9 （ b）所示。由于高速主轴的转速可达每分钟几万
（ 2）运动误差（ Error Motion）评价体系
www. cmtba. org. cn
69 2013 第 3 期·WMEM

超高速磨削机床主轴系统模态分析

如果分析显示主轴的阻尼比过低，我们可以通过喷丸处理、增加阻尼材料或改变轴承座的设计等方式，来增加阻尼比。
六、结论
高速机床主轴的动态特性是决定机床性能的关键因素。通过对其进行分析和优化，可以提高机床的加工精度和效率，延长机床的使用寿命。也能够帮助机床制造商更好地理解客户需求，提升产品质量和服务水平。因此，对高速机床主轴的动态特性进行分析和研究，具有重要的理论意义和实践价值。
参考内容
一、引言
随着制造业的快速发展，高速机床已成为现代制造技术的重要支柱。主轴作为高速机床的核心部件，其动态特性对于机床的加工精度和效率具有决定性的影响。因此，对高速机床主轴的动态特性进行分析和研究，对于优化机床设计，提高加工性能具有重要意义。
二、高速机床主轴动态特性概述
高速机床主轴的动态特性主要包括主轴的固有频率、阻尼比、动刚度等参数。固有频率是指主轴在无外力作用下的振动频率，阻尼比表示主轴振动时能量耗散的能力，动刚度则反映了主轴抵抗外力干扰的能力。这些参数都会受到主轴设计、材料、制造工艺以及使用环境等多种因素的影响。
根据对高速机床主轴动态特性的分析，可以对其进行优化设计。主要优化方向包括改变主轴的形状和结构、选择合适的材料和制造工艺、降低主轴的阻尼比和提高其动刚度等。此外，也可以通过改变机床的整体布局或调整机床的运行参数等方式，来改善主轴的动态特性。
五、案例研究
假设有一款新型高速机床的主轴，我们可以通过对其进行动态特性分析，找出其薄弱环节，然后进行针对性优化设计。例如，如果分析发现主轴的动刚度不足，我们可以通过增加支撑、改进轴承座设计或更换更硬的材料等方式，来提高主轴的动刚度。
三、高速机床主轴动态特性分析方法
对高速机床主轴动态特性的分析，一般采用有限元分析法（FEA）和实验模态分析法（EMA）。有限元分析法可以通过计算机模型模拟主轴的动态特性，而实验模态分析法则通过实验测试获取主轴的动态特性参数。这两种方法可以相互补充，以实现对主轴动态特性的全面了解。

高速磨削中高速主轴的结构设计研究

目录摘要 (1)前言 (3)1高速电主轴概述 (3)1.1 高速加工与电主轴 (3)1.2高速电主轴的特点 (4)1.3结构简图及工作原理 (4)2高速磨削加工电主轴结构设计及性能分析 (5)2.1电主轴的性能参数与整体结构 (5)2.2电主轴的基本参数与结构布局 (6)2. 3 电主轴结构设计与分析 (7)3电主轴设计制造的几个关键技术问题 (8)3.1电主轴的主要热源及其解决办法 (8)3.2电主轴的动平衡设计 (9)3. 3承类型.润滑方式及轴向预紧 (10)4结论 (11)参考文献 (12)高速磨削中高速主轴的结构设计研究祝海涛摘要：高速电主轴是高速加工机床的核心功能部件,开发拥有自主知识产权的电主轴是机械加工行业的迫切需求。

针对高速磨削用电主轴的开发，开展了比较系统的设计研究工作。

高速加工是近年来发展起来的一种集高效、优质和低消耗于一体的先进制造技术。

电主轴是实现机床高速化的核心部件。

本文详细阐述了高速主轴的技术难点、存在问题、发展观状，并提出了完整的技术解决方案。

关键词：高速加工；电主轴；先进制造技术High Speed Grinding High Speed Spindle Structure Design of ResearchZHU Hai-taoAbstract: High-speed electric spindle is the core of the high-speed machining tool machine function components，Development with independent intellectual property rights of the electric spindle is the urgent needs of mechanical processing industry.According to the development of high-speed grinding electric spindle, and carried out the comparison system design research work.In recent years High Speed Machining has developed rapidly. It is a efficient,high quality and low consumption advanced machining technology.Electronic spindle is thekey components that makes the machine tools modernized.The technology difficulties,some actual problems and current research are presented,and the whole technology project is given.Key words:high speed machining; electronic spindle; advanced manufacture technology前言高速加工技术是继数控加工技术之后，给机械制造业带来革命性变化的又一项先进技术，而高速电主轴是高速加工机床的核心功能部件。

高速电主轴轴向振动研究

高速电主轴轴向振动研究陈小安;张朋;合烨;刘俊峰【摘要】针对高速电主轴轴向振动直接影响立式加工件品质高低问题，用有限元法建立高速电主轴转子轴承动力学模型，分析系统固有特性。

轴向一阶固有振型为转子刚体振动振形，固有频率远低于一阶径向振动，理论计算固有频率结果与实验结果误差较小；据线性二次型最优控制理论对高速电主轴轴向振动的主动抑制进行理论分析，设计输出反馈控制系统，建立闭环动力学模型。

实例计算结果表明，闭环系统能有效抑制高速电主轴轴向振动。

%The processing quality of vertical machining workpieces is affected by the rotor's axial vibration of high-speed motorized spindles.A dynamic finite element model was built to discuss the dynamic behaviors of high-speed motorized spindles.It is found that the axial rigid vibration is the first natural mode of vibration and the first natural frequency of axial vibration is lower than that of radial vibration.The good agreement between the theoretical results and the experimental data indicates that the model can describe appropriately the dynamic characteristics of the axial vibration. Finally,the active axial vibration suppression theory of high-speed motorized spindles was given out based on the linear quadratic optimal control theory.The simulation results show that the axial vibration amplitude of the closed-loop system will be attenuated more quickly than the open-loop system.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】6页(P70-74,90)【关键词】高速电主轴;动力学;转子轴向振动;振动主动抑制【作者】陈小安;张朋;合烨;刘俊峰【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TH133高速电主轴为集原动机－传动装置－执行机构－控制系统于一身、实现“近零传动”的机电耦合系统，已成为高端数控机床的核心功能部件［1－2］。

高速砂轮电主轴系统阶次振动研究

高速砂轮电主轴系统阶次振动研究邬舟平;赵维刚;袁定新;姜同磊【摘要】High speed grinder is the processing machine tool for high precision manufacturing in the space filed.High speed spindle system is the key part of high speed grinder,which directly affect its the performance.In the process of rotating,the high speed spindle often generates violent vibration in some speed areas which are far below its criticalspeed, and directly affect the property of machining.Based on it,this paper proposed an order vibration analysis approach for high speed spindle system.First a finite element model of high speed spindle was set up to obtain the model frequencies and modes of vibration. Then the vibration order analysis of bearing was proposed to get the intense vibration speed of spindle system. At last the speed up experiment was carried out to verify the method.The result shows the violent vibration of high speed spindle system is caused by the manufacture error of the out race of bearing.It provides a theoretical basis of optimization of designing and operating for high speed spindle system.%高速外圆磨床是航天领域高精度高表面质量零件的加工母机.高速砂轮电主轴是高速外圆磨床的关键部件,其动态性能决定了高速磨床的加工精度和表面质量.在高速砂轮电主轴使用过程中,发现其远低于临界转速时就发生了强烈的振动,导致零件的加工质量无法得到保证.基于此,提出了一种基于主轴模态和轴承振动阶次分析的高速砂轮电主轴的阶次振动分析方法.首先使用有限元建模分析得到主轴系统的固有频率和振型,再使用轴承振动阶次分析得到电主轴由于轴承制造误差所造成的振动阶次,最后用升速实验验证主轴系统的固有频率并依此得到轴承制造误差造成的主轴阶次振动及对应的振动转速.结果表明,高速砂轮电主轴的强烈振动是由于轴承外圈的制造误差产生的阶次振动所造成的.分析的结果为高速电主轴的结构和工艺的优化提供了理论依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】4页(P196-199)【关键词】高速电主轴;阶次振动;模态分析;强烈振动【作者】邬舟平;赵维刚;袁定新;姜同磊【作者单位】上海航天设备制造总厂技术中心,上海200245;上海航天工艺与装备工程技术研究中心,上海200245;上海航天工艺与装备工程技术研究中心,上海200245;上海航天工艺与装备工程技术研究中心,上海200245【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH111 引言高速电主轴技术是高速、高精密加工机床和加工中心的关键部件，它把传统的主轴电机和机床主轴融为了一体。

数控机床高速电主轴技术及应用

数控机床高速电主轴技术及应用一、高速电主轴的发展历程早在 20 世纪 50 年代，就己出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速高，但传递的功率小，转矩也小。

随着高速切削发展的需要和功率电子器件、微电子器件和计算机技术的发展，产生了全固态元件的变频器和矢量控制驱动器；加上混合陶瓷球轴承的出现，使得在 20 世纪 80 年代末、90 年代初出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的大功率、大转矩、高转速的电主轴。

国外高速电主轴技术发展较快，中等规格的加工中心的主轴转速目前己普遍达到 10000r/min 甚至更高。

1976 年美国的 Vought 公司首次推出一台超高速铣床，采用了 Bryant 内装式电机主轴系统，最高转速达到了20,OOOr/min，功率为 15KW。

到 90 年代末期，电主轴发展的水平是:转速40,000 r/min，功率 40 KW(即所谓的“40-40 水平”)。

但 2001 年美国Cincinnati 公司为宇航工业生产了 SuperMach 大型高速加工中心，其电主轴最高转速达 60,000 r/min，功率为 80 KW。

目前世界各主要工业国家均有装备优良的专业电主轴生产厂，批量生产一系列用于加工中心和高速数控机床的电主轴。

其中最著名的生产厂家有:瑞士的 FISCHER 公司、IBAG 公司和 STEP-TEC 公司，德国的 GMN 公司和FAG 公司，美国的 PRECISE 公司，意大利的 GAMFIOR 公司和 FOEMAT 公司，日本的 NSK公司和 KOYO公司，以及瑞典的 SKF公司等公司。

高速电主轴生产技术的突破，大大推动了世界高速加工技术的发展与应用。

从 80年代中后期以来，商品化的超高速切削机床不断出现，超高速机床从单一的超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种加工中心等。

德国、美国、瑞士、英国、法国、日本也相继推出了自己的超高速机床。

木工机械用高速电主轴设计与性能分析的开题报告

木工机械用高速电主轴设计与性能分析的开题报告一、选题背景随着现代制造技术的不断发展，木工机械在家居、建筑等领域中扮演着重要的角色。

其中，高速电主轴作为核心件，对于机器的性能和加工效率起到至关重要的作用。

在木工机械行业，高速电主轴要求具有高精度、高效率、低噪音等优秀的性能，以满足市场的需求。

因此，本文选取“木工机械用高速电主轴设计与性能分析”为研究课题，对其进行探究。

二、研究内容和目标本文旨在通过对木工机械用高速电主轴的研究和设计，深入分析其电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的性能，最终实现降低工艺成本、提高加工精度和效率等目标。

具体来说，研究内容包括以下几个方面：1. 电机系统的设计：通过对电机类型、功率、工作电压等方面进行研究，确定最优的参数组合，以实现高效平稳的工作。

2. 轴承系统的设计：考虑到高速电主轴的运转速度较快，采用高精度陶瓷轴承，必须确保其能够承受耐磨损、耐高温、低摩擦等特殊要求。

3. 定位器的设计：针对木工机械加工时对于精度的要求，需要通过数控加工等手段，设计出高精度的定位器及调整系统，确保精度满足加工要求。

4. 冷却系统的设计：由于高速电主轴在运转时会产生较大的热量，对轴承及电机产生损伤，同时也会对加工件就产生不homework加的影响。

因此，设计出有效的冷却系统，为高速电主轴提供稳定的工作温度，以保护其稳定运行，提高机器的使用寿命。

三、研究意义本文的研究内容对于提升木工机械高速电主轴的性能和优化其技术参数具有重要的实践应用和经济意义。

其研究成果能够帮助企业提高生产效率和企业的市场竞争力，同时还能为相关领域的研究人员提供更多关于机械制造技术的研究方向。

四、研究计划1. 前期调研：了解市场需求，分析目前木工机械用高速电主轴的发展现状及其存在的问题。

2. 理论分析：通过分析木工机械高速电主轴的特点，并结合电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的理论知识，设计出合理的研究方案。

3. 实验研究：通过实验研究，对木工机械用高速电主轴的电机、轴承、定位器和冷却系统等方面的性能进行测试和分析。

高速磨削电主轴温升及动力学特性研究的开题报告

高速磨削电主轴温升及动力学特性研究的开题报告一、选题背景与意义高速磨削已成为现代制造业中不可或缺的工艺之一，其要求高精度、高效率、高质量。

但高速磨削加工过程中，由于磨粒对工件的高速冲击和摩擦，会产生大量的热量，导致电主轴的温升，从而影响了磨削加工的质量和效率。

因此，研究高速磨削电主轴的温升及动力学特性，对于提高高速磨削加工质量和效率具有重要意义。

二、研究内容和目标本研究的主要内容是对高速磨削电主轴的温升及动力学特性进行研究。

其中，温升方面需要测量电主轴在不同加工条件下的温度变化，建立电主轴温度模型，并通过模型分析出影响电主轴温度的因素；动力学特性方面需要对电主轴的转速、转矩、功率等进行测试分析，建立电主轴动力学模型。

通过研究电主轴的温升和动力学特性，探究其对高速磨削加工的影响，并提出优化措施，以提高高速磨削加工的效率和质量。

三、研究方法本研究采用试验研究和数值模拟相结合的方法进行。

通过对高速磨削电主轴的加工参数进行改变，如进给速度、切削深度、切削速度等，测量电主轴的温度变化，并建立温度模型。

同时，对电主轴的动力学特性进行测试，建立电主轴动力学模型。

通过数值模拟的方法，对电主轴在不同加工条件下的温度变化进行模拟，并对比试验结果，验证模型的准确性和可靠性。

四、研究进度计划第一年：1.研究高速磨削电主轴的温升特性，建立电主轴温度模型；2.测试电主轴的转速、转矩、功率特性，建立电主轴动力学模型。

第二年：1.开展不同加工条件下的试验研究，测量电主轴的温度和动力学特性；2.对试验结果进行分析，建立电主轴温度和动力学特性的数学模型。

第三年：1.对不同加工条件下的温度和动力学特性进行数值模拟，验证模型的精度和可靠性；2.提出优化措施，以提高高速磨削加工的效率和质量。

五、结语本研究旨在探究高速磨削电主轴的温升及动力学特性，为提高高速磨削加工质量和效率提供理论依据和实践指导。

通过试验研究和数值模拟相结合的方法，建立电主轴的温度和动力学模型，为优化高速磨削加工过程提供可靠的理论基础。