复杂结构振动对磁悬浮轴承性能影响的研究

复杂结构的振动造成磁悬浮轴承相对运动控制系统的参考位置（基准）出现偏差，影响磁悬浮主轴的加工精度。因此，有必要预测、评估复杂结构的振动对磁悬浮主轴精度的影响。以弹性梁＋磁悬浮主轴为研究对象，通过建立系统模型和理论分析，得出弹性基础振动对相对运动控制磁悬浮主轴性能的影响规律。并得出结论：控制策略不能局限于相对运动控制，控制器的设计必须考虑复杂弹性结构振动的影响，将复杂结构的振动信号也作为反馈变量。     

主轴回转精度测试中的误差分离技术

用标准件进行机床主轴回转精度测量时,所得误差信号中同时含有主轴径向误差运动成分和标准球相对主轴的安装偏心分量。本文在分析主轴误差信号的基础上,提出了有效地分离安装偏心的理论,从而开发出一种测试结果与偏心无关的测试方法,该方法测量精度高,过程简便,易于实现。     

磁悬浮立式铣床主轴稳态特性

分析磁悬浮立式铣床主轴控制系统中PID参数对系统阶跃响应的影响,优选出两组PID参数,并对磁悬浮立式铣床主轴在不平衡激扰力作用下的动态特性进行仿真研究.结果表明,PID控制器的比例参数影响系统阶跃响应的超调量,积分参数有利于减小系统稳态误差,但积分作用不易过大,微分环节影响系统的响应时间;磁悬浮立式铣床主轴质量不平衡引起的激扰力会降低主轴旋转精度,在不平衡激扰力作用下,磁悬浮立式铣床主轴端面中心将产生与其转速同频率的周期性振荡,随着磁悬浮主轴转速升高,主轴端面中心振荡加剧.     

基于Ansys Workbench的CJ190Z4机床主轴实验模型振动力学分析

目的研究CJ190Z4机床主轴模型机壳和主轴的动静态特性,得到主轴前6阶固有频率,振型和变形应力等,确定主轴前端及中端位移-频率关系和相位角-频率关系.方法利用Solidworks建立了CJ190Z4机床主轴模型的三维实体模型,将实验模型分为主轴和机壳两个子单元,运用Ansys Workbench有限元分析软件,对CJ190Z4机床主轴系统进行静力和动态分析,在此基础上进行谐响应分析,通过实测得到实验模型的刚体振动模态.结果不同温度下的主轴的固有频率不同,20℃下的前3阶固有频率分别为151.1 Hz,1 152.9 Hz,2 157.3 Hz,机壳单元的固有频率最小为255.15 Hz.主轴的1阶临界转速n=69 066 r/min,远大于主轴的最高工作转速3 000 r/min,主轴能有效地避免共振发生,保证了主轴的加工精度.主轴最大位移量是4.1μm,最大应力是19.5 MPa.固有频率随温度升高而降低.结论提高主轴的刚度和阻尼,可以有效减小振动变形,避免共振现象的发生;提高机壳单元的1阶固有频率或加设阻尼抑制机壳单元1阶共振,应加强机壳单元基础板的抗弯刚度.     

带冷却系统的XK717数控铣床主轴部件热特性分析

机床主轴系统是机床的核心部件，其热特性的好坏，直接影响机床的加工精度；以建立主轴系统的有限元模型，结合主轴系统与普通水箱之间的冷却模型，对带有冷却套的主轴系统进行了热特性分析，得出了主轴系统的热特性曲线；根据分析结果，对XK717数控铣床主轴部件冷却套的布局进行了改进设计，为优化数控铣床主轴系统提供了理论依据。     

一种基圆差动式展成磨齿机及其数控系统设计

针对现有磨齿机存在传动链复杂、齿轮磨削加工精度低等实际问题,设计了一种新的高精度基圆差动式展成磨齿机.其核心内容是通过在工件主轴上设置一个附加旋转运动和工作台直线运动伺服驱动环节,来实现齿轮的高精度展成磨削,并利用工业控制计算机开发了该机床的数控系统及控制过程.实践证明,由此构成的数控磨齿机传动链简单、加工精度高、机床成本低,具有一定的实用价值.     

磨床砂轮主轴系统振动强度检测电路设计

针对砂轮主轴系统产生的振动直接影响零件的加工精度这一问题，设计了一种检测其振动强度的电路。该电路制做简单，可靠性高，易于在机床上安装，显示直观，为磨床砂轮的平衡调整提供了可信赖的参考依据。     

新型高速磨床主轴用磁悬浮轴承的设计

机床中的支承系统是限制主轴转速的首要因素,磁悬浮电磁轴承是实现高速主轴系统的主要支承之一,电磁轴承结构的设计非常复杂,且目前尚没有统一的设计方法。文章在结合电磁铁,电机定、转子的设计方法,并考虑电磁轴承的一些特殊要求的前提下,提出了一种磁悬浮电磁轴承的设计方法与步骤,并进行了样机设计。     

机床三支承主轴刚度分析计算

本文应用最小应变能原理对机床三支承主轴进行刚度分析计算,并对机床三支承主轴和两支承主轴相对刚度分析比较,论证三支承主轴系统结构是提高机床刚度的有效途径。     

磁悬浮机床主轴的自由递阶变结构控制

研究了变结构控制方法在磁悬浮主轴系统中的应用,以铣削过程作为外界扰动,建立了主轴－磁轴承系统动力学模型,设计了自由递阶变结构控制器,仿真结果表明,该控制方法以于由阶跃,冲击以及切削等外扰动引起的主轴振动具有很强的抑制能力,对系统模型摄动及复杂加工过程亦有良好的适应能力。     

一种六轴混合驱动数控机床的方案设计

机床的串联驱动和并联驱动各有其优缺点,根据数控机床的特点,设计了一种新型六轴串（３ＤＯＦ）并（ＤＯＦ）联混合式驱动立卧两用数控机床方案,该方案不仅继承了传统机床串联驱动的优点,如工作空间大,对物流的开发放性好以及控制虎法简单等,而且集成了并联驱动的高速、高刚度及高精度的特点;通过合理分析和设计被动关节,扩大了动平台的摆动范围,使主轴实现了立卧两用,龙门式布局型式提高了机床的刚度及与物流的亲和性。     

机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法

应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度.     

6PM2六轴混联镗铣床数控加工程序的处理

为解决6PM2型六轴混联镗铣床的数控加工编程问题,借助于现有成熟的五坐标编程方法和控制技术,将加工程序中对应于各虚轴的驱动量经过虚实映射变换、插补运算和速度处理,转化为混联机床各实轴的驱动量用于控制刀具的运动,最终实现了在六轴混联镗铣床上的数控加工。实验结果表明该方法可行且有效。     

6PM2六轴混联数控镗铣床的运动控制算法

在分析6PM2六轴混联数控键铣床的串并联混合结构的基础上，研究了混联切削机床的运动方程式及其运动解析，阐明了CNC系统软件中机床运动控制的基本原理，给出了6PM2的运动控制算法，导出了实轴实际运动的位置公式。根据该算法编制的数控软件已成功应用于实际的6PM2混联数控机床。     

电主轴振动加速度信号特征提取

针对电主轴振动加速度信号存在噪声问题,本文研究了利用小波理论进行电主轴振动加速度状态信号的监测处理方法．介绍了电主轴的基本概念和简单结构;分析认为小波理论非常适合电主轴振动加速度状态信号的处理,它是非常重要的理论基础;阐述了小波基本理论以及Mallat算法;最后针对电主轴加速度信号,利用小波理论分析了信号与噪声呈现的不同特性,进行小波逆变换重构信号,解决了加速度信号去噪和恢复,这样可以准确提取电主轴的振动运行状态信息,为科学研究和数控系统的决策和控制提供了很好的依据．     

基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统

主动磁悬浮轴承是利用电磁铁产生可控电磁力将转子无接触地悬浮于定子间气隙中的一种新型轴承.为了实现高精度的控制,在介绍主动磁悬浮轴承的总体结构及工作原理的基础上,给出了基于数字信号处理器(DSP)TMS320 F2812芯片的磁轴承控制系统的硬件及软件设计方案,分析了变参数PID控制的原理,并对所设计的试验装置的控制策略进行了仿真研究.仿真结果表明:所设计的磁轴承数字控制系统具有稳定性好、响应速度快、超调量小和控制精度高等优点,满足了磁轴承控制性能的要求.     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

Research on Control System of Spindle Drive for High Speed Spinning Machine

Through analyzing the principle of spindle drive of winding mechanism for high speed spinning machine, the article not only describes a kind of mode of spindle drive for take-up motion on the basis of control method of constant velocity winding, but also introduces the design technique of software and hardware for the control system of mechatronics of spindle drive mode for take-up motion on the basis of constant velocity winding for high speed spinning machine with single-chip microcomputer. The mathematical model to describe the spindle rotating speed is established. It is an important technology for high speed spinning machine and provides a feasible application way.     

基于振动信号时域分析法的铣齿机故障诊断

高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机在铣齿加工过程中存在振动现象明显、稳定性差、加工精度低,所加工的工件齿面有振纹等技术问题。为了解决这些问题,通过对铣齿机的结构和切削受力进行分析,建立了铣齿机刀具主轴系统的振动模型。依据振动模型设计了基于铣齿机的振动测试实验方案;并完成了振动信号的采集。在信号处理中,为了从实验数据中解析出故障特征信息,采用了时域分析法中的波形诊断方法和数值分析诊断方法。根据振动信号的时域分析结果,得出了机床产生振动的根源,即机床主轴存在轻微的不平衡、主轴前轴承存在损伤和刚度不足的问题。研究结果为机床结构的优化设计提供了参考依据。