2018年4月
第46卷第8期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS
Apr.2018
Vol.46No.8
DOI ：10.3969／j.issn.1001－3881.2018.08.029
收稿日期：2016－11－09
基金项目：青海省高新技术产业化促进计划资助项目
作者简介：黄孟丽（1995 ），女，学士三E －mail：huangmengli9511＠https://www.doczj.com/doc/8318998540.html,三通信作者：张长，E －mail：zhangchang7926＠https://www.doczj.com/doc/8318998540.html,三
对高速电主轴静刚度的测试及分析
黄孟丽，张长
（青海大学机械工程学院，青海西宁810016）
摘要：为研究高速电主轴静刚度的特性，利用DH3818静态应变测试仪，以高速电主轴为本体，研究高速电主轴静刚度与作用在电主轴上的力之间的关系三使用静态应变测试仪和力传感器在电主轴处于稳定状态时对1.5?104r ／min 电主轴和6?104r ／min 电主轴的径向刚度和轴向刚度进行测试，通过测试得知：高速电主轴静刚度大小与端部变形量成反比三对比分析1.5?104r ／min 电主轴轴向刚度与径向刚度，可知电主轴径向刚度远远大于轴向刚度；对比分析1.5?104r ／min 与6?104
r ／min 电主轴径向刚度，可知最高转速低的电主轴比最高转速高的电主轴刚度大三又因为过低的静刚度会对数控机床的性能造成影响，所以提高电主轴静刚度也可使机床的性能得到提高三
关键词：高速电主轴；静态应变测试仪；力传感器；径向刚度；轴向刚度
中图分类号：TH133.2 文献标志码：B 文章编号：1001－3881（2018）08－106－4
Test and Analysis for Static Stiffness of High Speed Motorized Spindle
HUANG Mengli，ZHANG Chang
（College of Mechanical Engineering，Qinghai University，Xining Qinghai 810016，China）
Abstract ：In order to study the static stiffness of high speed motorized spindle，using DH3818static strain gauge，the relation-
ship between motorized spindle static stiffness and the force on the motorized spindle was https://www.doczj.com/doc/8318998540.html,ing static strain gauge and force sensor，the radial rigidity and axial rigidity of 1.5?104r ／min motorized spindle and 6?104r ／min motorized spindle were tested when the spindles were in stable state.The high speed motorized spindle static stiffness was inversely proportional to the end deformation.The comparative analysis to the 1.5?104r ／min motorized spindle axial stiffness and radial stiffness shows the motorized spindle radial stiffness is far greater than the axial stiffness.The comparative analysis to the 1.5?104r ／min and 6?104r ／min motorized spindle ra-dial stiffness shows the motorized spindle with lower maximum speed has big stiffness than that with high maximum speed.Because low stiffness has impact on CNC machine tool performance，so improving the static stiffness of the motorized spindle can also improve the
performance of the machine.
Keywords ：High speed motorized spindle；Static strain gauge；Force sensor；Radial stiffness；Axial stiffness
超高速数控机床是实现超高速加工的基础，而高速电主轴又是超高速数控机床的核心部件三高速电主轴是将主轴电动机与机床主轴合并的产物，高速电主轴由内装式电动机直接驱动，与传统的皮带传动的主轴相比，电主轴的传动不复杂，并且还具有振动噪声小二调速范围宽二可以快速启动和准停等优点三它还具有动态精度和动态稳定性好二运行平稳二机械结构简单二转动惯量小二精度高等特点三
电主轴主要由转轴二壳体二定子二转子二两端轴承支撑二预紧系统二润滑系统二冷却系统等组成三电主轴的静刚度作为评定机床整机质量的一项重要指标，不仅可以反映电主轴系统的抗振性二稳定性等，也是预测电主轴动态特性二轴承寿命和噪声的基础三
电主轴的静刚度是指在剪力或其他力的作用下抵
抗变形的能力三不同大小的力作用在电主轴上会引起电主轴静刚度的变化三文中通过对1.5?104r ／min 电主轴和6?104r ／min 电主轴的径向刚度和轴向刚度分别进行测试，并且对1.5?104r ／min 电主轴二6?104r ／min 电主轴径向刚度二轴向刚度进行数据对比及分析，为提高电主轴静刚度提供了依据三
寸花英等建立了一种高性能加工中心主轴－轴承系统模型三袁荣娟利用剪力对主轴刚度的影响，通过剪力变形引起的挠度计算公式对机床主轴刚度做了研究三陈连等人通过设计数学模型对机床主轴静刚度进行了优化设计三沈福金则分析了影响电主轴静态运行刚度的最重要的因素，并借助于有限元法计算了主轴的轴承结构二轴承型式二轴承预紧和轴承的发热以及主轴端的温度场等对电主轴运行刚度的影响三
万方数据