高速磨削電主軸關鍵技術的研究.pdf

1、高速電主軸是高速加工機床的核心功能部件,開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的電主軸是機械加工行業(yè)的迫切需求.針對高速(51000r/min)磨削用電主軸的開發(fā),開展了比較系統(tǒng)的設計研究工作.1.完成了6SD51型高速磨削電主軸的結構設計工作,制造出了首批樣機(與無錫機床股份有限公司合作).結構上采用當前比較流行的內置電機、水循環(huán)冷卻、角接觸混合陶瓷球軸承支承、油氣潤滑與彈簧預緊的典型形式.試運行發(fā)現(xiàn):各項性能指標基本達到設計要求,但臨界轉速未達到設計

2、值,軸承使用壽命未達到額定值.2.根據(jù)滾動軸承的分析理論建立了角接觸軸承的動態(tài)模型,對其動態(tài)特性進行了研究,并開發(fā)出了通用的滾動軸承分析軟件.研究結果表明:隨轉速升高,軸承的接觸角、接觸應力、內圈位移、旋滾比及剛度均呈現(xiàn)顯著的非線性變化特征.其中內圈軸向位移先小幅降低而后急劇增大;軸承徑向剛度及軸向剛度值也是先下降而后上升,且變化范圍較大.陶瓷球軸承的動態(tài)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼球軸承.滾動軸承動態(tài)特性分析軟件可對不同規(guī)格、大轉速范圍內的球

3、軸承進行動態(tài)分析,并具有較強的后處理功能,能輸出各類動特性性參數(shù)的數(shù)據(jù)和曲線圖.3.在考慮軸承剛度隨轉速非線性變化的情況下,建立了電主軸轉子—軸承系統(tǒng)的動力學分析模型,基于傳遞矩陣法開發(fā)出了通用計算軟件,對其臨界轉速特性進行了系統(tǒng)研究.研究結果表明:軸承徑向剛度的非線性軟化現(xiàn)象導致電主軸前兩階臨界轉速顯著降低,高速主軸臨界轉速計算必須考慮主軸轉速對軸承剛度的影響;電主軸的第一、第二階臨界轉速均隨軸承軸向預緊力的增大而有所升高,但一階臨界

4、轉速升幅不大;砂輪參數(shù)是影響臨界轉速的主要因素,隨著砂輪懸伸長度與質量的增大,轉子的一階臨界轉速較大幅度下降,但二階臨界轉速下降趨勢不明顯.電主軸動力學分析軟件具有較強的前、后處理功能,可計算其任意階的臨界轉速并輸出主振型.4.為優(yōu)選油氣潤滑參數(shù),延長軸承使用壽命,設計了高速軸承潤滑性能試驗臺,包括滾動軸承徑向剛度測試臺、固液二相流接觸疲勞試驗臺及固液氣三相流潤滑試驗臺,并設計了試驗方案.目前,試驗臺的核心部件-被試軸承組件已研制并裝配