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基于主轴轴承运行刚度的高速主轴动力学建模

2022-05-03 作者:火狐体育官网   来源:火狐体育官方网站app

  DOI 10. 3969 / j issn 1001 - 3881 2014 10 001

  1 中 621999 ; ( 国 工 程 物 理 研 究 院 机 械 制 造 工 艺 研 究 所 ,四 川 绵 阳 621999 ) 中 国 工 程 物 理 研 究 院 机 床 装 备 检 测 评 价 中 心 ,四 川 绵 阳

  速 主 轴 是 高 速 加 工 关 键 功 能 部 件 之 一 ,其 动 力 学 性 能 对 机 床 加 工 质 量 有 着 重 要 的 影 响 。基 于 赫 兹 接 触 理 论 计 摘 要 :高 理 论 获 得 高 速 旋 转 梁 单 元 运 动 方 程 ;基 于 主 算 了 主 轴 轴 承 动 态 运 行 刚 度 并 构 建 了 主 轴 轴 承 的 刚 度 矩 阵 ;基 于 Timoshenko 梁 轴 轴 承 单 元 、梁 单 元 与 盘 单 元 构 建 了 某 高 速 主 轴 系 统 有 限 元 模 型 ,并 进 行 了 静 动 态 实 验 测 试 。结 果 表 明 :所 建 立 的 动 力 学 模 型 是 准 确 的 ,为 主 轴 系 统 结 构 优 化 提 供 了 理 论 指 导 。 轴 系 统 ;轴 承 ;预 紧 力 ;离 心 力 ;陀 螺 力 矩 ;动 刚 度 关 键 词 :主 2014 ) 10 - 001 - 5 中 图 分 类 号 :TH133㊀ ㊀ 文 献 标 识 码 :A㊀ ㊀ 文 章 编 号 :1001 - 3881 (

  Dynamic Characteristic Analysis of Motorized Spindle Based on Bearing Dynamic Stiffness 2 2 2 MI Liang1, HU Qiu1 SHU Qiang1, YU Hailian1,

  :Based on quasidynamic model of rolling bearings,taking into account the influence of speed,initial preload,cen ,gyroscopic moment on bearing stiffness,the running stiffness of bearings was calculated. The stiffness matrix of angular contact ball bearing was derived and calculated. The beam element equation of motion was derived based on Timoshenko rotating beam thoery. Using this as a foundation,the FEM of spindle was created. Experiments were done to measure the static stiffness,modal test and FRF of spindle. Comparing the experimental and calculated results,it is shown that the FEM of the spindle developed in this study can describe the dynamic characteristics of the spindle with an acceptable accuracy. Keywords:Spindle;Bearing;Preload;Centrifugal force;Gyroscopic moment;Dynamic stiffness

  , , , ( 1 Institute of Mechanical Manufacturing Technology,China Academy of Engineering Physics, Mianyang Sichuan 621999 ,China;2 Machine Tools Inspection and Evaluation Center, China Academy of Engineering Physics,Mianyang Sichuan 621999 ,China )

  机 床 主 轴 的 动 静 态 特 性 对 于 机 床 加 工 精 度 与 零 件 表 面 质 量 有 着 重 要 的 意 义 ,为 此 国 内 外 学 者 针 对 主 轴 系 统 的 建 模 、动 静 态 性 能 实 验 轴 承 参 数 及 加 工 条 件 等 多 种 因 素 对 机 床 主 轴 动 力 学 特 性 的 影 响 以 及 主 轴 系 统 [ ]。 优 化 设 计 等 方 面 做 了 大 量 研 究 随 着 高 速 加 工 技 术 的 发 展 ,尤 其 是 内 置 式 电 机 ( 电 主 轴 )以 及 相 应 的 轴 承 技 术 的 发 展 ,使 得 机 床 主 轴 转 速 提 升 至 每 分 钟 几 万 甚 至 十 几 万 转 ,极 大 地 提 高 了 材 料 去 除 率 。然 而 高 速 切 削 提 高 了 加 工 效 率 与 零 件 表 面 质 量 的 同 时 也 带 来 相 应 的 问 题 。考 虑 到 高 速 旋 转 3 ]提 出 效 应 对 于 主 轴 系 统 动 态 性 能 的 影 响 ,文 献 [ 了 一 种 主 轴 系 统 模 型 ,利 用 该 模 型 研 究 了 主 轴 转 速 对 于 主 轴 固 有 频 率 的 影 响 。考 虑 到 热 预 紧 对 于 轴 承 刚 度 立 了 一 个 热 力 学 耦 合 的 主 的 影 响 ,文 献 [ 4 ]建 -动 轴 承 系 统 模 型 ,分 析 了 热 预 紧 对 于 主 轴 系 统 固 有 -轴 [ ] 频 率 的 影 响 。蒋 书 运 等考 虑 到 拉 刀 机 构 对 于 主 轴 系 统 高 速 状 态 动 力 学 性 能 的 影 响 ,基 于 整 体 传 递 矩 阵 法


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