超高速磨削主轴系统机电耦合振动的基础理论及其抑制方法研究

摘要

超高速磨削条件下,高频变流驱动单元、高速电机、砂轮主轴和磨削参数之间的机电耦合振动是一类新的严重影响磨削质量和磨削效率的因素.现有的纯机械振动范畴内的研究结果尚不能对此作出合理的解释,也难以提供有效的防治机电耦合振动的方法.本项目以超高速磨削技术、高频变流技术和高速电机技术为背景,从机电耦合角度对超高速磨削主轴系统的振动机理进行了系统深入地研究,建立了"高频变流驱动单元—高速电机—砂轮主轴系统—磨削载荷"系统的机电耦合数学物理模型;通过数值仿真和工程试验揭示了机电参数耦合诱发磨削系统振动的基本规律;从机电系统全局设计的角度提出并实现了"通过优化设计事前避免振动"和"通过修改逆变器和磨削参数事后抑制振动"等—系列具体策略和途径.本项目的研究成果已应用于超高速磨削主轴系统设计和电机内装式动静压轴承电主轴的研制开发,促进了超高速磨削主轴系统的设计、制造、使用、维护与现代变流技术和高速电机技术的融合.项目成果获得了教育部科技进步二等奖和国家科技进步二等奖等奖励.