主轴磨损对其性能的影响及阻尼器对主轴振动抑制研究

摘要

主轴是数控机床的重要系统，其性能是影响机床生产质量的重要因素。主轴磨损导致其振动强度变大、主轴振动响应特性及其模态参数均发生改变，主轴性能下降。在生产实践中，电主轴更换及维护所付出的时间成本和维护费用相当巨大。在这种现实情况下，研究磨损对主轴振动的影响及阻尼器对主轴振动抑制将非常具有应用价值。本文分析了主轴磨损对其振动所造成的影响，并对基于阻尼器的主轴振动抑制进行了研究，通过实验验证了阻尼器对主轴振动及其对加工中薄弱环节的抑制效果。本文主要在以下方面进行了探索研究： 1、研究了磨损对主轴振动特性的影响。通过对未磨损的新主轴和已经出现磨损的旧主轴对比测试分析了磨损对主轴系统振动强度的影响情况；通过新主轴与旧主轴的动力学测试实验，分析了磨损对主轴模态参数的影响情况。 2、阐述了一种基于附加阻尼器的主轴振动抑制方法。通过对有无阻尼器状态主轴的振动及动力学测试，分析了附加阻尼器对主轴结构模态参数及振动响应的影响。 3、通过对机床整机进行动力学测试研究了机床薄弱环节的辨识方法，并对阻尼器对薄弱环节的影响进行了分析。 4、在上汽通用五菱的数控加工中心上通过加工实验验证了阻尼器降低主轴敏感薄弱性从而抑振主轴振动的作用。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景、目的与意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究背景

1.1.3 课题研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机床动力学研究

1.2.2 主轴振动特性分析研究

1.2.3 主轴振动抑制方法研究

1.3 本文主要研究内容

2 主轴磨损对其振动特性的影响分析

2.1 引言

2.2 磨损对主轴空载振动的影响

2.3 磨损对主轴加工过程振动的影响

2.4 磨损对主轴系统模态的影响

2.5 本章小结

3 基于附加阻尼器的主轴振动抑制研究

3.1 引言

3.2 附加阻尼器对主轴振动抑制的实现方式

3.3 附加阻尼器对主轴振动抑制效果分析

3.3.1 附加阻尼器对主轴空转振动抑制分析

3.3.2 附加阻尼器对主轴模态的影响分析

3.4 本章小结

4 阻尼器对镗孔过程主轴敏感薄弱性的影响分析

4.1 引言

4.2 机床薄弱环节识别

4.2.1 模态质量分布矩阵原理

4.2.2 机床模态参数辨识分析

4.2.3 机床模态质量分布矩阵获取

4.2.4 镗孔过程主轴薄弱情况的分析

4.3 阻尼器对镗孔过程主轴敏感薄弱性的影响分析

4.4 本章小结

5 阻尼器对镗孔过程主轴振动抑制的验证

5.1 引言

5.2 阻尼器对不同工艺参数下镗孔过程主轴振动抑制的验证

5.2.1 阻尼器对转速2700RPM镗孔过程主轴振动抑制的验证

5.2.2 阻尼器对转速2900RPM镗孔过程主轴振动抑制的验证

5.2.3 阻尼器对转速2800RPM镗孔过程主轴振动抑制的验证

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 前期研究总结

6.2 后期研究展望

致谢

参考文献