高速电主轴回转精度及静刚度测试研究

论文摘要

近几十年来,在新技术革命的推动下,特别是伴随着数控技术的不断发展,超高速切削技术的应用越来越广泛,它正在成为国际机械制造业最热门的研究课题之一。高速主轴系统也已成为最适宜于这些高性能工况的数控机床核心功能部件之一。目前,在国内对高速电主轴系统的技术性能指标的测试与评价尚无统一的标准,均以行业或企业标准来执行。本论文在正是在此环境下讨论了高速电主轴的测试方法及评价技术。在国家自然科学基金项目《高速电主轴机电耦合动力学分析及仿真与实验研究》(项目编号50675233)和重庆市重大科技攻关项目《装备制造业典型基础部件关键技术研究及产业化》(项目编号CSTC,2006AA3010)的资助下,主要进行了高速电主轴回转精度、静刚度、噪声等方面的测试方法及测试实验研究,并取得了以下研究进展:(1)研究了高速电主轴回转精度的测试方法。对径向跳动和端面跳动的测试中采用了接触式和非接触式的方法分别进行,并绘制了两种方式在不同测量截面下的径向跳动曲线,对比发现用非接触式测试的精度比接触式要好;同时对周期性轴向窜动的测试方法采用了短检验棒法和两指示器法分别进行,通过对比其数据的差异,发现短检验棒法的测试误差低于两指示器法。(2)研究了高速电主轴静刚度的测试的方法。用静态应变测试仪并分别测试了径向刚度和轴向刚度。通过对数据的对比发现径向刚度要比轴向刚度大2.2～2.7倍左右,同时提出了提高静刚度的措施。(3)对高速电主轴的噪声进行了的测试。测试过程中用半球法对高速电主轴在不同转速下的噪声分别进行了测试,绘制了在不同转速下的噪声变化曲线,证明了噪声随着主轴转速提高而逐渐上升的结论。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景、来源和意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题的来源
• 1.1.3 课题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外高速电主轴技术的研究现状
• 1.2.2 国内外高速电主轴的差距
• 1.3 本文的主要内容和研究条件
• 1.3.1 本文的主要内容
• 1.3.2 研究条件
• 2 电主轴回转精度的测试
• 2.1 电主轴回转精度测试前的准备工作
• 2.2 径向跳动的测试
• 2.2.1 径向跳动接触式测试研究
• 2.2.2 径向跳动非接触式测试研究
• 2.2.3 测试误差分析
• 2.3 端面跳动的测试
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 端面跳动测试研究
• 2.3.3 测试数据
• 2.4 周期性轴向窜动的测试
• 2.4.1 周期性轴向窜动测试研究
• 2.4.2 测试数据
• 2.5 主轴回转误差对零件加工精度的影响
• 2.6 本章小结
• 3 电主轴静刚度的测试
• 3.1 静刚度概述
• 3.2 静刚度对机床性能的影响
• 3.3 静刚度的测试方法研究
• 3.4 静刚度的测试仪器介绍
• 3.5 静刚度的测试数据
• 3.6 提高主轴轴承系统刚性的措施
• 3.7 本章小结
• 4 电主轴噪声测试
• 4.1 概述
• 4.2 电机噪声的物理量度
• 4.3 电主轴噪声测试的实验仪器
• 4.4 电主轴噪声的测试研究
• 4.5 电主轴噪声的测试报告
• 4.5.1 1.5万转电主轴噪声测试报告
• 4.5.2 6万转电主轴噪声测试报告
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录