陶瓷电主轴部件径向切削刚度改进

将陶瓷材料Si3N4应用于高速电主轴,利用APDL语言对其进行参数化设计程序开发。分析并计算了陶瓷电主轴的径向切削载荷及刚度,通过有限单元法分析了主轴部件的静力变形和应力分布。以弹簧-阻尼单元COMBIN14模拟轴承支撑,创建了以支撑跨距为变量的主轴参数化驱动模型。采用零阶算法实现了主轴部件静态性能优化,减小了径向载荷作用下的Von Mises应力,并计算出了更为合理的主轴支撑跨距。优化后陶瓷电主轴径向切削刚度提高了1229%,有效改进了主轴部件的加工精度和稳定性。     

基于模态分析的VMC850E加工中心改进设计

通过有限元和试验法,对VMC850E加工中心进行了模态分析,采用有限元分析软件ANSYS在机床实体模型的基础上,利用SOLID45单元和和结合面阻尼弹簧单元COMBIN14建立起机床的有限元模型,并进行了模态分析得出机床的八阶模态和振型.通过试验模态分析进行验证,确定机床的不稳定模态,为机床的进一步优化设计提供了有效的模型和方法.     

XM2309定梁龙门铣磨床铣削主轴的有限元分析

针对定梁龙门铣磨床铣削主轴系统,应用ANSYS有限元分析软件,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴系统的有限元分析模型.依据主轴系统的典型工况条件,对主轴系统静态特性进行了分析,得出了主轴系统的静态应力及变形,结果表明主轴的静态力学性能满足设计要求.通过对主轴系统动态特性的分析,获得了主轴系统的固有频率及振型,主轴临界转速远大于其工作转速,不会发生共振.分析结果也为主轴系统的进一步优化设计提供了理论依据和指导.     

环形虚拟材料的圆柱结合部动态特性建模

针对弹簧阻尼单元在圆柱结合部动态特性的模拟中的不连续等缺陷,提出一种新的结合面建模方式,构建模拟结合面动态特性情况的一层环形虚拟材料层,通过设置环形虚拟材料层的材料属性来实现接触面动态特性的仿真模拟。对所建立的理论模型分别采用了两组弹簧阻尼单元建模、四组弹簧阻尼建模和环形虚拟材料层建模。将三组仿真结果与理论模型的解析解对比,其中环形虚拟材料层模型的误差仅有3.51%,而两组弹簧阻尼单元模型和四组弹簧阻尼单元模型的误差分别是14.34%和10.68%。对于建立的双驱滚滑复合导轨进给系统,采用了弹簧阻尼单元建模与虚拟材料层建模,并将两种仿真结果与系统的模态锤击实验结果对比。弹簧阻尼单元仿真的前6阶频率中,误差均在15%以上。环形虚拟材料仿真的前6阶频率中,除了第二阶误差在11.1%,其他误差均控制在8%以内,满足工程分析需要。     

超高速平面磨床动力学分析

以超高速平面磨床作为研究对象,基于HYPERMESH建立了各零部件的有限元模型,并在ANSYS中采用弹簧阻尼器单元COMBIN14建立各结合部的动力学模型;建立微进给机构整体有限元模型。采用8种材料组合方案对整机进行模态分析,并得到了前六阶模态,识别出了超高速平面磨床的刚度薄弱环节,为超高速平面磨床的结构设计以及材料选择提供了科学依据。     

空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

CBN高效深磨砂轮主轴的建模分析与实验研究

基于对CBN端面砂轮的研究,提出一种高效率深度端面磨削的砂轮主轴系统.主轴单元的静态特征和影响因素分析了理论计算和建模仿真分析,并验证主轴结构和参数的合理性.基于模态分析理论,砂轮主轴系统的模态测试是由锤击方法,并得到了前6阶模态参数和分析结果.结果表明:该磨削主轴系统满足了高效深磨技术要求.最后,研磨应用开发测试平台应用了磨削主轴单元和一些实验来完成高效深磨的研究.对Cr12Mo1V1工件在砂轮转速为80 ～ 100 m/s时进行了端面磨削实验,其结果为:切削深度0.175～0.5 mm,表面粗糙度0.8～3.2 μm以及圆柱度5-10 μm.     

基于均布弹簧模型的电主轴有限元建模及动态特性分析

为了研究轴承刚度、结合面刚度等各个参数对电主轴动态特性的影响、验证弹簧模型在电主轴建模中的适用性,基于国产电主轴170XDS20Z11,使用有限元方法,利用Ansys workbench对电主轴单元进行建模。首先分别建立刀具、刀柄和主轴的模型,结合实验进行动静态特性的分析与验证;然后基于均布弹簧的模型对刀柄—刀具结合面、刀柄—主轴结合面和轴承进行建模,通过对实验数据的拟合得到了结合面弹簧的刚度数值,通过预测刀尖点频响函数的方法验证该模型的准确性。研究得出了轴承刚度和结合面刚度的最佳范围,证明了弹簧模型的准确性和实用性。     

车铣复合加工中心电主轴的稳定性分析和实验研究

电主轴单元是车铣复合加工中心的核心功能部件.利用ANSYS对电主轴系统完成了自由模态以及两种考虑轴承支承的约束模态分析.并针对电主轴单元进行了现场实验,测得主轴实际模态.综合分析理论计算与实验结果表明计算的自由模态与主轴实际模态区别较大,模态分析时必需考虑轴承的支承作用,并且用两组弹簧才能很好地模拟QBC型角接触球轴承组的支承约束.设计的电主轴满足工作要求.     

高速机床主轴－轴承系统动态性能研究

为研究主轴－轴承系统的动态性能,以某型号精密卧式加工中心主轴系统为研究对象,通过偏心质量激励法测得主轴支承轴承刚度,采用Timoshenko梁单元对主轴进行有限元建模,系统地分析了主轴离心效应、轴承预紧力对于主轴动态性能的影响,并进行了实验验证。结果表明：提高预紧力可有效增加主轴轴承刚度,提高主轴动态性能。同时证明采用有限元法计算主轴轴承的刚度是一种行之有效的方法。