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高速电主轴动态特性及其对加工稳定性的影响

作　者: 孟德浩
导　师: 龙新华
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 高速电主轴 滚动轴承 铣削稳定性 半离散法
分类号: TG502.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


高速铣削加工广泛应用于航空航天、汽车工业和模具等工业各部门。由于高速机床的关键部件:高速电主轴在转速、陀螺效应、离心效应等因素的共同作用,其动刚度不同于静刚度,为了确定具有动刚度铣削加工过程的稳定性,本文开展了以下主要工作:基于滚动轴承受力分析的拟静力学和拟动力学模型,对高速时主轴轴承内部的动力学状态进行了分析,计算了轴承的各个动力学参数特别是轴承刚度随预紧力和转速的变化。结果表明在一定的预紧力下,轴承刚度随转速增加而减小即出现刚度“软化”。综合考虑轴承动支撑刚度的影响,利用有限元的方法建立了主轴-夹具-刀具系统模型,得到系统固有频率随转速的变化规律。本文还研究了预紧力和刀具悬长对电主轴系统动力学特性的影响,搭建了电主轴试验系统,进行了静态锤击模态试验,验证了理论分析结果的正确性。综合主轴-夹具-刀具系统动刚度模型和铣削加工过程动力学模型,建立具有动刚度的时滞、非光滑铣削加工系统动力学模型。采用半离散法对该系统进行稳定性分析,得到了考虑电主轴动态特性后的主轴系统的稳定性图。结果表明,高速电主轴动态特性对系统稳定性有重要影响,是高速加工系统稳定性预测不可忽略的因素。与此同时,本论文还研究了系统高阶模态参数对系统稳定性的影响,以更准确的进行稳定性预测。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 一般性问题 > 机床设计、制造与维修 > 机床结构
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