動(dòng)靜壓高速主軸系統(tǒng)性能測(cè)試和信號(hào)分析.pdf

1、國(guó)內(nèi)外機(jī)床發(fā)展速度很快，機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)為：高速度.高精度.復(fù)合化.環(huán)保等四大特點(diǎn)，開發(fā)和研制高速高精度的主軸系統(tǒng)就顯得很重要，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中，有大量的課題需要進(jìn)行測(cè)試，機(jī)械工程測(cè)試與信號(hào)分析是一項(xiàng)與現(xiàn)代化大生產(chǎn)密切相關(guān)的技術(shù)，近些年來在國(guó)民生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)重要部門中受到廣泛的重視，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)對(duì)各種機(jī)械提出了高速度，高精度下的低振動(dòng)，低噪聲和高的抗振能力的要求，研究機(jī)床系統(tǒng)的振動(dòng)特性，分析產(chǎn)生振動(dòng)的原因，尋找降低噪聲的途徑等直接進(jìn)行各種性能

2、測(cè)量試驗(yàn)，是一個(gè)重要的必不可少的手段. 信號(hào)分析及數(shù)據(jù)處理的基本理論和方法，是工程實(shí)際測(cè)試中應(yīng)用的基本理論和方法.機(jī)械工程測(cè)試中將待測(cè)的物理量(信號(hào))通過傳感器，中間變換器，傳輸?shù)叫盘?hào)處理機(jī)進(jìn)行模擬信號(hào)分析和數(shù)字信號(hào)分析，其中通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換.在數(shù)字信號(hào)采樣時(shí)，應(yīng)遵循采樣定理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)嗪头乐埂靶孤保枰_選擇窗函數(shù)，數(shù)字信號(hào)分析已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所不可少的有力工具，專用硬件

3、的數(shù)字信號(hào)處理機(jī)，在運(yùn)算速度，分辯能力，功能等方面，數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)都優(yōu)于模擬分析技術(shù).快速傅立葉變換(FFT)是數(shù)字信號(hào)分析的基本理論和方法. 為較全面系統(tǒng)深入地了解和分析第一代動(dòng)靜壓高速主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)其進(jìn)行了較全面的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)(包括系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)絕對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)，系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)相對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)，系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)精度試驗(yàn)，系統(tǒng)主軸軸線運(yùn)動(dòng)誤差試驗(yàn)，系統(tǒng)噪聲試驗(yàn)，系統(tǒng)空載功率試驗(yàn)，系統(tǒng)零部件脈沖激振試驗(yàn)，其它輔助試驗(yàn))通過試驗(yàn)找出了

4、第一代主軸系統(tǒng)存在的，影響性能和精度的主要振動(dòng)源，噪聲源；主軸或電機(jī)轉(zhuǎn)子在制造過程中的偏心質(zhì)量，電機(jī)與主軸聯(lián)結(jié)的雙鍵，鍵槽偏心質(zhì)量或雙鍵在運(yùn)動(dòng)過程中引起的沖擊，主軸前端二組三個(gè)螺孔的偏心質(zhì)量等，這對(duì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決制造中的相關(guān)工藝問題，提供了依據(jù).對(duì)試驗(yàn)儀器進(jìn)行標(biāo)定，使測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠. 通過第一代動(dòng)靜壓高速主軸系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)絕對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)振動(dòng)頻譜的分析找出了產(chǎn)生振動(dòng)的根源，通過系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)精度試驗(yàn)查找到了影響主軸回轉(zhuǎn)誤

5、差的主要環(huán)節(jié)和因素，主軸因尾部懸臂太長(zhǎng)，剛性較弱，轉(zhuǎn)子在交變電磁力的作用下，容易振動(dòng)，使主軸回轉(zhuǎn)精度下降，雙鍵傳遞動(dòng)力，因結(jié)構(gòu)存在缺陷，高速下會(huì)產(chǎn)生明顯的雙鍵沖擊現(xiàn)象，根據(jù)以上試驗(yàn)，對(duì)主軸進(jìn)行了創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了第二代主軸，將主軸尾部設(shè)計(jì)成自鎖性很高，耐沖擊力很高的1：100錐度配合連接，通過一個(gè)過渡零件，一端用錐柄與主軸實(shí)現(xiàn)壓緊自鎖配合連接，另一端與德國(guó)KTR公司生產(chǎn)的ROTEX-GS型精密聯(lián)軸器連接，徹底拋棄了傳統(tǒng)常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6、方法，主軸前端與夾頭的連接采用創(chuàng)新性錐面和端面同時(shí)定位的方式，使錐柄在很大壓緊自鎖的作用下，發(fā)揮精確定位，傳遞動(dòng)力的作用，經(jīng)振動(dòng)頻譜分析和主軸回轉(zhuǎn)精度試驗(yàn).振動(dòng)影響小的特點(diǎn).通過這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，還為我們改進(jìn)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加工精度及裝配要求提供了可靠的科學(xué)依據(jù). 通過對(duì)第二代主軸系統(tǒng)的全面性能試驗(yàn)，各項(xiàng)性能都比第一代主軸系統(tǒng)有了顯著的提高.改進(jìn)后的第二代動(dòng)靜壓高速主軸系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是比較成功的，體現(xiàn)出了高精度，低噪聲的基本特征，適