高速陶瓷電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及靜動態(tài)特性分析

饒成晨 陳 濤

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高速陶瓷電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及靜動態(tài)特性分析

饒成晨1陳 濤2

（1. 浙江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 杭州 310002；2. 武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 武漢430070）

高速電主軸作為高檔數(shù)控設(shè)備的核心部件，其性能的優(yōu)劣直接影響著加工零件的精度。針對現(xiàn)有某高速精密磨削加工中心，對其電主軸的材料、軸承配置形式及預(yù)緊方式等基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇，完成三維模型的建立。通過ANSYS對其剛度、強(qiáng)度、固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速等靜動態(tài)特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)的合理性，對該類電主軸的設(shè)計(jì)與使用具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

有限元分析 高速電主軸 靜態(tài)特性 動態(tài)特性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)蓬勃發(fā)展，正朝著高效率、高速度、高精度的方向不斷進(jìn)步。隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)床高速加工技術(shù)在航空航天、汽車、材料、模具等行業(yè)迅速崛起。機(jī)床高速加工能獲得機(jī)械產(chǎn)品較高的加工精度和表面加工質(zhì)量，是現(xiàn)代制造業(yè)又一次革命性的飛躍。高速機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)高速加工的基礎(chǔ)設(shè)備，是現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)[1]。而電主軸作為高速機(jī)床的核心部件，成為今后機(jī)床的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。

電主軸單元的靜動態(tài)特性主要包括剛度、強(qiáng)度、固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速等，其對電主軸的精度、速度等性能有很大的影響。關(guān)于主軸靜動態(tài)特性的研究，在上世紀(jì)60年代，一般采用經(jīng)驗(yàn)類比法來進(jìn)行選擇主軸參數(shù)、設(shè)計(jì)主軸結(jié)構(gòu)，計(jì)算精度低[2]。

而近20年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算策略的不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了有限單元法、傳遞矩陣法、模態(tài)法、結(jié)構(gòu)分析法等大量計(jì)算方法[3]。……