主轴系统

摘要： 对机床主轴系统的发热与变形情况进行理论与实验研究。对主轴系统进行受力分析,建立三维模型。运用传热原理对机床主轴系统的温度场进行有限元热特性分析,得出机床主轴高速运转下的热变形的仿真结果,机床主轴系统最右端轴向伸长3μm,上翘9.1μm。在此基础上开展实验,借助红外温度传感器与位移传感器测得机床主轴系统的热变形,验证了有限元分析得合理性,为下一步的机床热误差补偿提供必备的条件。该机床主轴系统的热变形在径向和轴向的差别较大,后续热误差补偿应主要考虑径向变形。

摘要： 精密机床是机械制造业的母机,机床主轴是精密机床的核心部件之一,主轴的性能直接影响机床的精度、刚度、寿命和可靠性,因此,主轴轴承的技术水平和产品质量对主轴系统乃至主机的性能有着举足轻重的影响。我国已经是轴承大国,但还不是轴承强国,高端轴承还有很大部分依赖进口。

摘要： 针对由复杂非线性机床主要部件弱故障引起的与动态刚度不足相关的加工颤振较难量化判别溯源的问题,提出了一种基于PCA/D-S方法(PCA:主成分分析;D-S:证据理论)的故障部件粗判别,及基于FUKL融合算法(模糊集与相对熵融合)的细粒度辨识相结合的动刚度特征研究方法。该方法采集加工态的多部件振动特征,通过分离时频域特征值,利用PCA降维获得相关性强的低维特征,通过D-S计算合成证据概率,粗定位出故障部件,而后通过FUKL融合算法,进一步准确计算出故障辨识结果。将所提方法应用于实际颤振机床的故障溯源研究中,从4个主要部件中,以78.69%的合成证据概率判别出主轴系统存在动刚度不足,通过FUKL辨识出主轴系统的轴向动刚度不足的故障本质,通过拆解故障部件测试实际载荷,分析验证了所提算法运算结果的正确性。

摘要： 临界转速是旋转机械在设计过程中必须考虑的一个重要参数,其计算结果的准确性直接影响着机器运行的可靠性和安全性。以主轴系统为研究对象,通过研究主轴系统的装配关系,利用有限元分析软件,建立主轴系统的装配模型,通过分析得出该传动系统的一阶模态,计算出传动系统的转速,从而得出该主轴传动系统的临界转速,并通过实验验证该分析模型的准确性。

摘要： 围绕智能机床主轴系统故障诊断数据的融合分析问题展开研究,提出了一种具有自寻优和多维度协同感知的数据分析算法。设计了在强化学习驱动下的以双路径深度学习模型为核心的算法在线自寻优部分;基于离线、在线振动数据的波动特征分析、细节时频分析,以及电流特征分析,建立了多维度协同感知部分;采用D-S证据理论,对数据分析结果进行了量化融合判定。用凯斯西储大学轴承数据集,对所提算法主体环节的故障数据分析能力进行了验证。基于实际机床主轴系统的故障数据,对算法整体进了全面验证,以0.960 1的协同评估概率结果量化辨识出实际机床主轴系统的具体故障,验证了所提算法整体的有效性和准确性。

摘要： 对北京第二机床厂某系列数控磨床主轴系统的故障数据进行处理,绘制主轴系统的概率密度函数散点图,初步假定函数模型,再利用最小二乘法估计未知参数,利用卡方检验和相关系数法进行拟合优度检验,最终确定主轴系统的分布类型为指数分布.根据所属分布类型计算主轴系统的平均故障间隔时间MTBF,平均维修时间MTTR,以及固有可用度A,对主轴系统的可靠性进行评估.所得结果已反馈到生产厂家并获得认可,对数控磨床整机可靠性的提升有重要意义.

摘要： 主轴系统性能对加工精度、质量等影响较大,因此在设计时必须进行静、动态特性研究.为了研究主轴系统静、动态特性,建立了主轴系统三维模型,采用有限元方法对其进行分析得到变形量、应力应变、固有频率及振型,并分析了轴承支撑刚度变化所带来的影响,最后进行实验研究.结果表明,随着轴承支撑刚度的增加变形量逐渐降低、固有频率逐渐升高;共振区间在815.86 Hz附近,不会引发共振;通过实验发现误差小于10％,验证了仿真结果的可靠性,为后续研究提供了有利依据.

摘要： 针对无心车床加工时主轴系统的振动导致加工精度不足的问题,该文以无心车床主轴系统为研究对象,考虑了实际加工中存在的棒料s弯问题,建立了主轴系统动力学模型,并在simulink中进行了动力学分析,得到了主轴在径向1(x向),径向2(y向),轴向(z向)振动信号.通过对主轴参数轴承游隙的改变来观察主轴x方向,y方向,z方向振动的变化趋势,以及改变轴套磨损量来观察主轴z方向的振动变化趋势.分析结果表明,主轴在三个方向上的振动z向最大.最后将试验信号与模型信号进行对比分析,振动实验值与理论值的误差均在5％以内,所得实验结果与模型结果基本一致,z向振动最大,可通过调整主轴参数来提高加工精度,验证了所建立模型的准确性.

摘要： 颤振失稳现象是铣削过程中降低加工表面质量的一种不利因素,针对此问题采用颤振稳定性解析算法建立铣削过程的动态铣削模型,以钛合金ZTC4/42 C薄壁件铣削参数作为研究对象,通过仿真绘制出转速和切削深度相关的稳定性叶瓣图;其次,分别对影响铣削稳定性的机床系统的模态因素、刀具几何参数和材料特性进行了分析,研究结果可以为钛合金薄壁件铣削加工提供理论支持.轴承接触点的刚度值与切削稳定性所需的刀尖点频响函数信息密切相关,采用有限元软件对主轴系统进行动态特性研究,借助仿真分析得到刚度与刀尖点频响函数之间的内在关系.

摘要： 铣削稳定性是保证工件加工质量与发挥机床性能的关键。铣削失稳的典型形式为颤振,颤振会降低工件表面质量、危害加工设备,是金属切削领域挑战性课题之一。主轴系统-刀具-工件之间的交互效应对五轴铣削稳定性具有重要影响,揭示多重交互效应对铣削状态的作用机制是实现加工稳定性控制的关键。

摘要： 分析了水力激励对主轴系统的作用,针对某机组计算了涡壳内含水量对轴系固有频率的影响,建立了轴系竖向振动物理模型和运动微分方程,列出了共振关系,水力不平衡和流道内的压力脉动是引起机组振动的主要水力因素，在设计时要计算出这个振动区，在运行时要避开这个振动区。机组正常运行时，涡壳内的水质量会使得机组轴系固有频率下降，这个现象要引起注意。轴系竖向振动也是一个重要问题，由于竖向振动的频率低，与水力激励的频率接近，会引起多种形式的共振，造成破坏，必须认真研究，找出解决方案。

摘要： 高速主轴系统切削稳定性直接影响产品的表面加工精度和切削系统的使用寿命,是评价主轴系统性能优劣的重要因素,而主轴-刀柄-刀具结合面的结构及动力学特性又是影响主轴系统动力学特性及切削稳定性的关键因素之一.本文利用分布式弹簧模拟主轴-刀柄-刀具结合面,基于并联转子的建模思想,提出了考虑主轴-刀柄-刀具结合面的高速主轴系统动力学特性有限元建模流程.以某立式加工中心主轴系统为例,通过实验验证了本文所提出的建模方法对模拟该主轴系统动力学特性的有效性.从稳定性评价准则及系统频响函数的不同求解方法入手,分析无条件稳定区和有条件稳定区的影响因素.应用本文所提出的模型,利用三维稳定性叶瓣图、极限切削深度和叶瓣交点随参数的变化曲线表征切削力幅值、转速及阻尼比等参数对切削稳定性的影响规律,为优化加工工艺、提高系统切削稳定性提供理论依据.

摘要： 本项目针对中国目前对高速轧辊磨床依赖进口的现实,开展了砂轮线速度为80m/s的高速轧辊磨床主轴系统液体动静压轴承的研究.项目从分析低速轧辊磨床主轴系统液体滑动轴承的结构及应用入手,设计出了一种可调式高速轧辊磨床主轴系统的液体动静压轴承,并从该轴承的优化设计、轴承配套的润滑供油系统的研发、轴承的油膜流场性能、轴承的油膜热力学性能以及轴承的动态性能等方面开展了深入的研究,揭示了此轴承的油膜流场和温度场性能、模态性能以及持续动力响应性能,解决了该轴承的润滑供油技术及优化设计等关键问题,从而为国产高速轧辊磨床的研发提供了理论支持和技术支撑.

摘要： 通过对LK6090型三坐标全自动雕刻机主轴的动态特性的研究,验证了主轴结构设计的合理性.在DHMA模态分析软件中建立了相应的主轴系统三维有限元模型,利用锤击法对雕刻机主轴进行动态响应实验,计算主轴前6阶固有频率、振型和临界转速.实验结果表明雕刻机主轴最高工作转速远低于其临界转速,能有效避开共振区,保证了雕刻机的加工精度,为雕刻机主轴的结构优化设计提供重要参考依据.

摘要： 本文以再制造后不确定约束状态下的机床主轴为研究对象,首先基于梁理论建立了机床主轴的运动方程,通过有限元分析功能对该再制造机床主轴系统进行了静力分析,并采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程,并以自由模态和实际工况条件下进行轴承约束状态下的主轴的模态分析.通过分析可知主轴在高速运转时的振动特性,并提出了新的设想;通过所建模型的分析,提高了产品初设计的可靠性,从而简化了成本,缩短了设计周期.研究结果为机床主轴系统或重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据.

摘要： 建立了水轮发电机组主轴系统的非线性动力学模型,推导了机组主轴系统振动的微分方程,考虑了四种作用力,即机械不平衡力、导轴承非线性油膜力、非线性不平衡磁拉力及水力不平衡力.应用数值方法求解了机组轴系的振动方程,得到了机组轴系关键部位(转子、转轮和三个导轴承)响应的时域波形图、轴心轨迹图、频谱图和相图,以及转子和转轮处系统响应的分岔图:随偏心质量变化的分岔图和随励磁电流变化的分岔图.分析结果表明,采用非线性油膜力计算轴系动态响应时,轴系响应频率是比较复杂的连续谱线;随着质量偏心的减小,机组轴系的横向振动也明显减小;随着励磁电流的增加,机组转子处的横向位移响应反而减小,但减幅不是很大.

摘要： 本文利用ROMAX软件建立了某精密机床主轴系统的分析模型，运用Adjusted计算方法，综合考虑载荷、预紧、电机转速、轴承润滑等参数因素，计算出主轴端部跳动、主轴弯曲变形及应力分布、轴承疲劳寿命等数据，量化了主轴系统复杂性的综合性能，为主轴系统的优化设计和结构改进提供了基础依据，具有较高的工程应用参考价值．

摘要： 对叶片因其柔性产生的振动会导致叶片与塔架间发生干涉、使叶根处发生疲劳破坏问题,对叶片与主轴和主轴轴承间的相互作用关系进行了探讨.依据刚柔耦合多体系统动力学理论,建立了一种能够计算风轮与主轴轴系间耦合动态响应的低速轴端多体子系统的刚柔耦合动力学仿真模型.该模型能够考虑主轴轴承的刚度与阻尼、轴承结构间隙、叶片柔性以及叶轮风剪切效应间的相互耦合影响作用.以河西走廊某风场1.2MW风电机组为例对所建模型进行了验证.结果表明,转速与叶片由于风剪切作用出现的气动力不平衡对主轴轴系的稳定性影响作用较大,同时主轴轴承间隙的增大对主轴振动有较大的影响.其次,因叶片受到气动力与惯性力的联合作用,故叶根处显示出明显的交变弯矩作用,同时叶尖处也将会出现旋转平面内的周期性摆振.用Blade软件进行的验证表明了本研究所建模型与仿真方法的有效性.

摘要： 对叶片因其柔性产生的振动会导致叶片与塔架间发生干涉、使叶根处发生疲劳破坏问题,对叶片与主轴和主轴轴承间的相互作用关系进行了探讨.依据刚柔耦合多体系统动力学理论,建立了一种能够计算风轮与主轴轴系间耦合动态响应的低速轴端多体子系统的刚柔耦合动力学仿真模型.该模型能够考虑主轴轴承的刚度与阻尼、轴承结构间隙、叶片柔性以及叶轮风剪切效应间的相互耦合影响作用.以河西走廊某风场1.2MW风电机组为例对所建模型进行了验证.结果表明,转速与叶片由于风剪切作用出现的气动力不平衡对主轴轴系的稳定性影响作用较大,同时主轴轴承间隙的增大对主轴振动有较大的影响.其次,因叶片受到气动力与惯性力的联合作用,故叶根处显示出明显的交变弯矩作用,同时叶尖处也将会出现旋转平面内的周期性摆振.用Blade软件进行的验证表明了本研究所建模型与仿真方法的有效性.

摘要： 对叶片因其柔性产生的振动会导致叶片与塔架间发生干涉、使叶根处发生疲劳破坏问题,对叶片与主轴和主轴轴承间的相互作用关系进行了探讨.依据刚柔耦合多体系统动力学理论,建立了一种能够计算风轮与主轴轴系间耦合动态响应的低速轴端多体子系统的刚柔耦合动力学仿真模型.该模型能够考虑主轴轴承的刚度与阻尼、轴承结构间隙、叶片柔性以及叶轮风剪切效应间的相互耦合影响作用.以河西走廊某风场1.2MW风电机组为例对所建模型进行了验证.结果表明,转速与叶片由于风剪切作用出现的气动力不平衡对主轴轴系的稳定性影响作用较大,同时主轴轴承间隙的增大对主轴振动有较大的影响.其次,因叶片受到气动力与惯性力的联合作用,故叶根处显示出明显的交变弯矩作用,同时叶尖处也将会出现旋转平面内的周期性摆振.用Blade软件进行的验证表明了本研究所建模型与仿真方法的有效性.

摘要： 一种主轴组件包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从可操作地耦合到逻辑供电总线的总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

摘要： 本发明公开了一种电主轴系统铣削颤振抑制方法及电主轴系统，首先构建电主轴铣削动力学模型，对电主轴铣削颤振进行颤振识别，实现电主轴主颤振频率的准确估计；其次，基于传递矩阵理论，揭示颤振波在电主轴轴系中的传播机理和传递路径，确定在颤振激励条件下主轴轴系各个节点的状态参数；然后，基于弹性波在周期结构中传播理论，以主轴铣削颤振频率为目标函数，设计声子晶体的尺寸、结构参数、布局形式；最后制备声子晶体，并将其安装到主轴系统相应阻隔节点上，基于颤振波在轴系中的传递规律与传递路径，确定颤振频带范围；精确定位轴系中响应极值点，确定阻隔零件；回避了传统铣削颤振抑制系统复杂附加机构和控制难度高、抑制频带窄等问题。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮电主轴的实时控制系统及磁悬浮电主轴系统，包括：上位调试机和控制电路；控制电路包括控制器、电流驱动模块、电流传感器以及采样模块；电流传感器的输入端用于采集磁悬浮电主轴的线圈电流；采样模块的第一输入端连接至电流传感器的输出端，第二输入端用于采集磁悬浮电主轴的位置信号；控制器的输入端连接至采样模块的输出端，参数输入端连接至上位调试机的参数输出端，状态输出端连接至上位调试机的状态输入端；电流驱动模块的输入端连接至控制器的输出端，输出端用于驱动磁悬浮电主轴的线圈。本发明能够提高控制的实时性和可靠性，并实现控制系统内部参数的在线测试与调节，同时保证成本不会过高。

摘要： 本发明公开了一种实现连续送料的摩擦挤压沉积用主轴系统及采用该主轴系统进行送料的方法，主轴系统包括筒状蜗杆，空心主轴及齿蜗轮组件，齿蜗轮装置包括围绕空心主轴中心对称设置的第一齿蜗轮组件和第二齿蜗轮组件，齿蜗轮组件包括驱动齿轮A，与该驱动齿轮A同轴设置的外凸蜗轮，与驱动齿轮A相啮合的驱动齿轮B以及与驱动齿轮B同轴设置的辊压轮，辊压轮均贯穿空心主轴设置，以实现对棒料的压紧输送，筒状蜗杆内壁上分别设有与外凸蜗轮相配合的螺纹。该主轴系统利用“类蜗轮蜗杆”的机械结构，通过齿蜗轮装置的齿轮传动的方法实现了成对辊压轮的驱动，进而成功实现了金属棒料的连续送料。

摘要： 本发明公开了一种电主轴系统铣削颤振抑制方法及电主轴系统，首先构建电主轴铣削动力学模型，对电主轴铣削颤振进行颤振识别，实现电主轴主颤振频率的准确估计；其次，基于传递矩阵理论，揭示颤振波在电主轴轴系中的传播机理和传递路径，确定在颤振激励条件下主轴轴系各个节点的状态参数；然后，基于弹性波在周期结构中传播理论，以主轴铣削颤振频率为目标函数，设计声子晶体的尺寸、结构参数、布局形式；最后制备声子晶体，并将其安装到主轴系统相应阻隔节点上，基于颤振波在轴系中的传递规律与传递路径，确定颤振频带范围；精确定位轴系中响应极值点，确定阻隔零件；回避了传统铣削颤振抑制系统复杂附加机构和控制难度高、抑制频带窄等问题。

摘要： 本发明涉及主轴系统领域，提供一种主轴系统冷却套及主轴系统，所述主轴系统冷却套包括套体，所述套体中设有进水流道、出水流道和多组冷却流道组，多组所述冷却流道组在所述套体中间隔设置，所述冷却流道组的两端分别与所述进水流道和所述出水流道连接，所述冷却流道组包括多条冷却流道，所述冷却流道连通所述进水流道和所述出水流道。本发明的主轴系统冷却套能够通过多组冷却流道组中的多条冷却流道同时对主轴进行冷却，散热效率高，通过设置进水流道，同时对多组冷却流道组输入冷却液，减少了冷却液的流动长度，使得冷却液的流动压力损失减小。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮电主轴的实时控制系统及磁悬浮电主轴系统，包括：上位调试机和控制电路；控制电路包括控制器、电流驱动模块、电流传感器以及采样模块；电流传感器的输入端用于采集磁悬浮电主轴的线圈电流；采样模块的第一输入端连接至电流传感器的输出端，第二输入端用于采集磁悬浮电主轴的位置信号；控制器的输入端连接至采样模块的输出端，参数输入端连接至上位调试机的参数输出端，状态输出端连接至上位调试机的状态输入端；电流驱动模块的输入端连接至控制器的输出端，输出端用于驱动磁悬浮电主轴的线圈。本发明能够提高控制的实时性和可靠性，并实现控制系统内部参数的在线测试与调节，同时保证成本不会过高。

摘要： 本发明公开了一种基于压电作动器在线监测与控制主轴‑轴承系统预紧力和预紧位移的高速精密主轴系统，包括主轴壳体、前套筒组件、后套筒组件、压电作动器组件和主轴，所述前套筒组件固定安装在主轴壳体内，所述后套筒组件通过球笼导向轴承沿着主轴的轴线滑动地安装在主轴壳体内，主轴通过轴承同轴固定安装在前套筒组件和后套筒组件内，在主轴壳体上沿主轴圆周均布有多个与主轴相平行的用于对后套筒施加轴向载荷的压电作动器组件。本发明同时具有在线监测与控制主轴‑轴承系统预紧力和预紧位移的功能。本发明通过压可滑动后套筒结构设计，同时结合电作动器、力传感器和位移传感器实现了定位预紧和定压预紧两种模式。

摘要： 本实用新型涉及主轴系统领域，提供一种主轴系统冷却套及主轴系统，所述主轴系统冷却套包括套体，所述套体中设有进水流道、出水流道和多组冷却流道组，多组所述冷却流道组在所述套体中间隔设置，所述冷却流道组的两端分别与所述进水流道和所述出水流道连接，所述冷却流道组包括多条冷却流道，所述冷却流道连通所述进水流道和所述出水流道。本实用新型的主轴系统冷却套能够通过多组冷却流道组中的多条冷却流道同时对主轴进行冷却，散热效率高，通过设置进水流道，同时对多组冷却流道组输入冷却液，减少了冷却液的流动长度，使得冷却液的流动压力损失减小。

摘要： 本实用新型公开了一种基于压电作动器在线监测与控制主轴‑轴承系统预紧力和预紧位移的高速精密主轴系统，包括主轴壳体、前套筒组件、后套筒组件、压电作动器组件和主轴，所述前套筒组件固定安装在主轴壳体内，所述后套筒组件通过球笼导向轴承沿着主轴的轴线滑动地安装在主轴壳体内，主轴通过轴承同轴固定安装在前套筒组件和后套筒组件内，在主轴壳体上沿主轴圆周均布有多个与主轴相平行的用于对后套筒施加轴向载荷的压电作动器组件。本实用新型同时具有在线监测与控制主轴‑轴承系统预紧力和预紧位移的功能。本实用新型通过压可滑动后套筒结构设计，同时结合电作动器、力传感器和位移传感器实现了定位预紧和定压预紧两种模式。