高速加工技術(shù)能夠在大量提高產(chǎn)量的同時(shí)提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量,降低加工成本,所以在生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)得到了很大推廣。高速電主軸作為高速加工機(jī)床的重要部分具有精度高、體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、質(zhì)量小、能量損失低等優(yōu)點(diǎn)。電主軸直接與刀具相連,電主軸本身的一些特性都會(huì)直接影響加工質(zhì)量,所以研究電主軸的熱特性以及熱特性引起結(jié)構(gòu)的改變對提高電主軸的壽命、精度以及動(dòng)態(tài)特性等有著重要意義。本課題以ANSYS平臺(tái)下的Workbench建立有限元模型,以DGZ-60E型高速磨削電主軸為研究對象,利用球軸承熱分析軟件進(jìn)行擬靜力學(xué)和熱計(jì)算,得到了電主軸中軸承的發(fā)熱量,然后根據(jù)電機(jī)和其它熱邊界條件,以傳熱學(xué)為理論支撐,初步建立電主軸熱分析有限元模型,然后考慮電主軸熱變形引起的結(jié)構(gòu)的變化對溫度的影響,得到了熱-結(jié)構(gòu)耦合的溫度場。然后分析了電主軸在不同轉(zhuǎn)速、不同冷卻水流量以及不同冷卻水初始溫度的溫度場分布的特點(diǎn)。通過主軸軸芯內(nèi)孔通入冷卻空氣、采用油氣潤滑,對電主軸散熱進(jìn)行改進(jìn)。利用滾動(dòng)球軸承性能預(yù)測軟件,對軸承進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析:分析不同溫度場對電主軸中軸承壽命的影響,考慮熱變形對軸承的動(dòng)剛度進(jìn)行修正,分析轉(zhuǎn)速對動(dòng)剛度的影響。然后基于軸承徑向動(dòng)剛度建立有限元分析模型,對主軸進(jìn)行模態(tài)求解,得到主軸的前4階固有頻率,然后考慮溫度修正,計(jì)算得到修正后的一階固有頻率。然后對主軸做諧響應(yīng)分析,求得主軸軸芯下端的動(dòng)剛度,基于溫度對動(dòng)剛度進(jìn)行修正。通過增加碟簧對數(shù)以及降低碟簧的剛度,實(shí)現(xiàn)預(yù)緊優(yōu)化,提高主軸的剛度。針對溫度和固有頻率等物理量,利用相應(yīng)裝置,設(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)測試平臺(tái),搭建DGZ-60E電主軸溫升測試試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行溫度測試,研究測試在不同轉(zhuǎn)速即熱源強(qiáng)度不同、冷卻水流量的大小以及冷卻水不同初始溫度的電主軸關(guān)鍵點(diǎn)的溫度,對不同熱平衡下的電主軸固有頻率測試,分析結(jié)果。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG502.3
【部分圖文】：

高速電主軸技術(shù)研究高速軸承技術(shù)潤滑技術(shù)電機(jī)研究失效模式研究軸承運(yùn)行狀態(tài)檢測高精度陶瓷球軸承匹配性設(shè)計(jì)熱分析技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫 設(shè)計(jì)分析軟件固體潤滑技術(shù)少量潤滑技術(shù)最佳潤滑方式的設(shè)計(jì)和優(yōu)化油氣潤滑技術(shù)研究潤滑劑流變特性研究高速電機(jī)的應(yīng)用工況參數(shù)優(yōu)化圖 1-1 合作項(xiàng)目內(nèi)容圖本課題主要面向 DGZ-60E 型電主軸，該型號電主軸主要用來進(jìn)行亞克力板、手機(jī)屏幕玻璃雕銑，也可以用來對有色金屬進(jìn)行雕銑。DGZ-60E 主軸如圖 1-2 所示，主要的技術(shù)參數(shù)如表 1-1 所示。通過對 DGZ-60E 型電主軸的返修情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，其三個(gè)軸承出現(xiàn)軸承的潤滑脂燒干失效等導(dǎo)致支撐軸承損壞，而溫度過高是導(dǎo)致潤滑脂燒干的直接原因，如圖 1-3 所示。

高速電主軸技術(shù)研究高速軸承技術(shù)潤滑技術(shù)電機(jī)研究失效模式研究軸承運(yùn)行狀態(tài)檢測高精度陶瓷球軸承匹配性設(shè)計(jì)熱分析技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫 設(shè)計(jì)分析軟件固體潤滑技術(shù)少量潤滑技術(shù)最佳潤滑方式的設(shè)計(jì)和優(yōu)化油氣潤滑技術(shù)研究潤滑劑流變特性研究高速電機(jī)的應(yīng)用工況參數(shù)優(yōu)化圖 1-1 合作項(xiàng)目內(nèi)容圖本課題主要面向 DGZ-60E 型電主軸，該型號電主軸主要用來進(jìn)行亞克力板、手機(jī)屏幕玻璃雕銑，也可以用來對有色金屬進(jìn)行雕銑。DGZ-60E 主軸如圖 1-2 所示，主要的技術(shù)參數(shù)如表 1-1 所示。通過對 DGZ-60E 型電主軸的返修情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，其三個(gè)軸承出現(xiàn)軸承的潤滑脂燒干失效等導(dǎo)致支撐軸承損壞，而溫度過高是導(dǎo)致潤滑脂燒干的直接原因，如圖 1-3 所示。

內(nèi)外研究現(xiàn)狀主軸國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀對電主軸的研究較與國內(nèi)開展較早，早已確立了很大的領(lǐng)先地量在內(nèi)圓磨床中被使用，但傳遞的功率小，轉(zhuǎn)矩小。后來高速切削技術(shù)的長足發(fā)展，逐漸被人們在高檔機(jī)床中應(yīng)用起來。由數(shù)控加工廣闊的待發(fā)展前景以及潛在的相當(dāng)大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，吸引商積極將理論研究和實(shí)際測試結(jié)合，推動(dòng)電主軸功能部件系列化。其中一大批優(yōu)秀的公司涌現(xiàn)出來。瑞士的 IBAG 公司被世電主軸業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者，而且他們研制的產(chǎn)品很大程度上引領(lǐng)并行業(yè)的發(fā)展趨勢，他們的產(chǎn)品具有高轉(zhuǎn)速、高功率、高扭矩等AG 一款電主軸，最大溫升可達(dá) 60K。但其它很多公司也具有代Faemat 公司和 Gamfior 公司，瑞士的 Fisher 公司和 Step-TEC 公司司、Okuma 公司和 Fanuc 公司，德國的 GMN 公司、Siemens 公司部分電主軸相關(guān)參數(shù)見表 1-2。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 廖敏;王新新;;高速電主軸軸承溫度預(yù)測與溫升影響因素分析[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

2 宋吉;鄧先明;王瑞鮮;;基于ANSYS的電勵(lì)磁同步電機(jī)溫度場分析[J];微電機(jī);2012年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李超;高速銑削電主軸動(dòng)態(tài)熱態(tài)特性分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2820175