高速陶瓷电主轴动力学特性研究

摘要

针对某型铣床用陶瓷电主轴,以等效力学模型为基础,通过APDL语言实现了主轴结构的参数化有限元建模.模态分析结果表明,相对于钢制电主轴,以工程陶瓷Si3 N4为材质的电主轴具有更高的自振频率.考虑陀螺效应,在0～40 000r/min范围内考察陶瓷电主轴的动力学特性,由campbel图确定了主轴系统临界转速,并通过谐响应分析计算出了共振频率下的位移-频率响应,为工况下数控机床的速度控制提供了重要依据.以主轴支撑跨距为设计变量,采用随机搜索算法对陶瓷电主轴进行动力学优化,将其一阶临界转速提高了2.95％,有利于主轴系统减振及其高速化发展.