主轴旋转状态下的机床刚度特性与测试方法研究

发布时间：2021-08-12 15:29

　　数控机床的刚度特性直接影响加工精度和表面质量。主轴的旋转会通过改变轴承的刚度和刀柄结合面的刚度等影响机床的刚度特性。目前国内外对机床刚度特性的评定主要是在主轴静止状态下进行的,不能真实反映机床在工作状态下的刚度特性。对主轴旋转状态下的刚度的研究以理论分析为主,因测量工具的不足导致很多理论模型未得到充分验证。因此,研发主轴旋转状态下的机床刚度测试系统,获取主轴转速对机床刚度的影响的规律,对于高档数控机床的优化设计具有重要意义。本论文首先研究开发了基于电磁加载的主轴旋转状态下的非接触刚度测量系统,给出了详细的设计方法,并制作了系统样机。具体工作包括:建立了非接触力加载装置的电磁模型;进行了热力学分析;通过电磁参数和结构参数的优化设计成功解决了电磁加载测量装置发热严重的问题。实验测试表明,所开发的非接触加载器可以在主轴较高转速下长时间稳定工作（实际测量可连续工作90min以上）,实现机床主轴旋转状态下的刚度测试。论文还测定了在机床各转速下该测量系统所用的加载器的加载力与电流的关系。紧接着,在定性分析主轴转速对机床刚度的影响的规律的基础上,应用所开发的测试系统定量测试了主轴旋转状态下的机床刚度... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1两支承主轴简化模型[5]

主轴静刚度测试图[7]

测试装置机械部分结构图[19]

【参考文献】：
期刊论文
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[3]高转速下主轴-刀柄结合部接触刚度分析[J]. 赵永胜,许静静,蔡力钢,刘志峰.  华中科技大学学报(自然科学版). 2016(07)
[4]机床主轴系统静刚度分析及实验研究[J]. 寸花英,袁胜万,崔岗卫,李江艳.  机床与液压. 2015(01)
[5]基于主轴轴承运行刚度的高速主轴动力学建模[J]. 米良,胡秋,舒强,于海莲.  机床与液压. 2014(10)
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[7]高速电主轴非接触电磁加载研究[J]. 周训通,刘宏昭,邱荣华,刘丽兰,原大宁.  中南大学学报(自然科学版). 2013(07)
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博士论文
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[2]主轴轴承热特性及对速度和动力学性能影响的研究[D]. 蒋兴奇.浙江大学 2001

硕士论文
[1]电主轴非接触电磁加载分析及改进[D]. 康小丽.西安理工大学 2018
[2]高速机床主轴轴承预紧力研究[D]. 陈建伟.山东大学 2012
[3]数控立式车床关键零件轻量化设计研究[D]. 付俊涛.吉林大学 2011
[4]电主轴综合性能测试与评价系统的研究[D]. 王永宾.北京工业大学 2009
[5]铣削加工中心主轴组件静刚度检测数据采集与处理系统的研究[D]. 郑威.兰州理工大学 2008
[6]高速电主轴回转精度及静刚度测试研究[D]. 杨钢.重庆大学 2008
[7]基于神经网络逆向建模的动态电磁力耦合传递研究及应用[D]. 张晓丽.吉林大学 2006
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本文编号：3338579