基于LMS处理系统的电主轴动态位移特性分析

数控机床主轴静动态特性分析与优化设计
孙茂悦
【期刊名称】《科技创新导报》
【年(卷),期】2022(19)1
【摘要】现如今,机床主轴系统的静态及动态刚度作为影响机床加工精度的重要因素,因此,应根据CREO基准合理构建相应的三维建模,详细分析模型的实时动态,了解并掌握主轴的变形量、固有频率及振型等各类静动特征。

本文以主轴整体质量达到最优状态为主要优化目标,并优化主轴孔径、支承跨距、主轴外径及前段悬伸量的实时数据,合理比对优化前后的主轴性能。

【总页数】3页(P37-39)
【作者】孙茂悦
【作者单位】沈阳机床(集团)有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.高速陶瓷电主轴结构设计及静动态特性分析
2.数控机床主轴部件静动态特性优化设计
3.数控机床主轴静动态特性分析与优化设计
4.紧凑型高速电主轴拉刀机构静动态特性分析与优化
5.立式加工中心主轴箱静动态特性分析及拓扑优化
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数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究1. 数控机床直线电机进给伺服系统概述随着科技的不断发展，数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

为了提高数控机床的加工精度和效率，近年多的研究者开始关注直线电机进给伺服系统的研究与应用。

直线电机进给伺服系统是一种采用直线电机作为驱动源的高精度、高速度、高可靠性的伺服系统，广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域。

直线电机进给伺服系统具有很多优点，如结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、转矩大等。

这些优点使得直线电机进给伺服系统在数控机床中的应用越来越广泛。

由于直线电机本身的特点以及伺服系统的复杂性，对其进行动态特性分析与研究具有很大的挑战性。

本文将对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行深入研究，以期为实际应用提供理论依据和技术支撑。

1.1 研究背景随着现代制造业的快速发展，数控机床在各个领域的应用越来越广泛。

数控机床的性能和精度对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。

直线电机进给伺服系统作为数控机床的关键部件之一，其动态特性直接影响到数控机床的加工精度、速度和稳定性。

研究数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性，对于提高数控机床的整体性能具有重要的现实意义。

传统的数控机床进给伺服系统主要采用步进电机驱动，虽然在一定程度上满足了加工需求，但其动态特性较差，如速度响应慢、加速度范围窄、负载能力有限等。

这些问题限制了数控机床在高速、高精度加工方面的应用。

随着直线电机技术的不断发展，直线电机进给伺服系统逐渐成为数控机床领域的研究热点。

直线电机具有功率密度高、加速度响应快、速度快、转矩大等优点，可以有效提高数控机床的性能。

由于直线电机进给伺服系统涉及到多个学科领域，如电机学、控制理论、机械设计等，因此对其动态特性的研究具有较高的难度。

本论文旨在对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行分析与研究，以期为提高数控机床的性能和稳定性提供理论依据。

预紧力可控电主轴动态特性分析和试验研究的开题
报告
课题名称：预紧力可控电主轴动态特性分析和试验研究
研究背景：
随着机械制造行业的不断发展，高速、高精度加工需求不断增加。

如何提高加工质量和效率，已经成为制造业的一个重要问题。

电主轴技术作为机床的重要组成部分，其性能直接影响到整个机床的加工精度和效率。

因此，研究电主轴的动态特性，提高其性能，对于机床加工的发展有重要意义。

研究内容：
本文将研究预紧力可控电主轴的动态特性和控制方法。

主要包括以下内容：
1. 建立预紧力可控电主轴的数学模型，分析其动态特性。

2. 基于数学模型，研究控制预紧力对电主轴性能的影响。

3. 设计预紧力控制系统，实现对电主轴预紧力的实时控制。

4. 对设计的预紧力可控电主轴进行试验验证，分析实验结果，验证数学模型的正确性。

研究意义：
本课题的开展，可以进一步提高预紧力可控电主轴的性能和精度，满足日益增长的机械制造行业对高速、高精度加工的需求，推动机床加工技术的发展。

同时，本研究也将为电主轴的设计和改进提供参考。

数控机床主轴静动态特性分析与优化设计数控机床主轴的静动态特性分析与优化设计在机床设计中扮演着重要的角色。

主轴的质量、刚度和动力性能直接影响着数控机床的加工精度和生产效率。

因此，针对数控机床主轴的静动态特性进行分析和优化设计是非常必要的。

首先，对数控机床主轴的静态特性进行分析是基础。

静态特性主要包括主轴的刚度、负载能力和转速范围。

刚度是指主轴在受力时的变形能力，直接影响着机床的切削精度。

负载能力指主轴能够承受的最大切削力或轴向力，取决于主轴的结构和材料。

转速范围则指主轴的最大和最小可工作转速，根据机床加工要求和主轴的功率决定。

其次，对数控机床主轴的动态特性进行分析是优化设计的重要环节。

动态特性主要包括主轴的运行平稳性、动态刚度和各模态的特性频率。

运行平稳性是指主轴在工作状态下的振动情况，对加工表面质量和刀具寿命有重要影响。

动态刚度是指主轴在受力时的变形能力在一定频率下的响应能力。

各模态的特性频率则表征着主轴在不同振动模态下的响应频率和振动幅度。

针对数控机床主轴的静动态特性，可以采取以下优化设计措施。

首先是通过优选材料和适当加工工艺来提高主轴的刚度和负载能力。

其次是采用适当的轴承和润滑方式，减小主轴的摩擦和磨损，提高运行平稳性。

此外，还可以通过调整主轴的结构和参数来提高动态刚度和各模态的特性频率。

例如，增加主轴的直径、改变轴承支撑形式等。

在数控机床主轴静动态特性优化设计过程中，还需要考虑与其他系统和结构的配合，如主轴驱动装置、刀具系统等。

同时，结合实际工艺要求和机床制造能力，进行多种参数的优化设计，以实现最佳的综合性能。

总之，数控机床主轴的静动态特性分析与优化设计是非常重要的工作，直接关系到数控机床的加工质量和生产效率。

通过对主轴材料、结构和参数的优化设计，可以提高数控机床主轴的静态刚度、负载能力和动态性能，进而提高数控机床的加工精度和生产效率。

基于LMS数据采集处理系统的电主轴温度特性分析李新宁;杨锦斌【摘要】通过对电主轴温度特性测试试验分析,提出了测试试验的目的及试验目标,从测试试验目的、测试原理、数据处理、测试试验平台设计、测试试验方法及步骤等方面进行了叙述,并用测试试验数据——温升曲线图进行了电主轴温度特性分析,找到了电主轴前后轴承温升最快转速范围,为数控机床的动态研究和设计提供了依据和原始数据,在高档数控机床研究开发中具有非凡的现实意义.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】5页(P23-27)【关键词】电主轴;温度特性;测试试验;温升曲线图【作者】李新宁;杨锦斌【作者单位】青海交通职业技术学院,青海西宁810003;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018【正文语种】中文【中图分类】TH122在机床的各种误差源中，热误差是高速机床的最大误差源，占机床总误差的70%左右。

主轴在高速运转过程中产生大量的热量使得主轴温度升高，导致主轴变形，从而影响加工精度。

因此有必要对主轴单元进行测试试验，进而为主轴的热变形量提出补偿措施，提高高速机床的加工精度。

内装电动机发热主要是电动机铜损和铁损发热;轴承发热主要是滚子与滚道的滚动摩擦、高速下所受陀螺力矩产生的滑动摩擦、润滑油的粘性摩擦等产生的摩擦热。

上述各种摩擦随主轴转速的增加而加剧，且电动机产生的热量有一部分通过主轴传递给轴承，导致轴承发热量更大，温升增加。

所产生热变形使轴承的预紧量也随之增加，产生更多的摩擦热，限制了电主轴单元转速的进一步提高，加速了轴承的磨损而使其精度、寿命下降。

1 电主轴温升测试试验电主轴单元的发热和温升是一个动态过程。

当主轴在不同的负荷率、不同的转速下运转时，主轴的发热和温升是有所不同的。

负荷率越大、转速越高，发热量越大，温升也越明显。

测试主轴转速为1 000～15 000 r/min下，笔者公司在主轴试验室对电主轴单元进行了温升特性测试动态试验。

文章编号:1001-2265(2010)04-0001-05收稿日期:2010-01-16*基金项目:国家自然科学基金资助项目(50905029)作者简介:关锡友(1964 ),男,辽宁海城人,沈阳机床(集团)有限责任公司高级工程师,研究方向为机床结构设计、主轴系统动力学,(E -m ail)X i you_guan @s m tc.l co m 。

数控机床主轴系统动力学特性分析方法研究*关锡友1,孙伟2(1.沈阳机床(集团)有限责任公司,沈阳 110142;2.东北大学机械工程与自动化学院,沈阳 110819)摘要:数控机床主轴系统的动力学特性直接影响着机床的加工精度、加工效率。

文章在总结前人研究成果的基础上,对数控机床主轴系统动力学分析方法进行了综述研究。

介绍了表征主轴系统动力学特性的参数,主要有静刚度、动刚度、极限切削宽度、固有频率及振型、阻尼特性和动响应。

对现有的关于主轴系统动力学特性分析方法进行了归纳与总结,主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验法等。

指出了主轴系统结合部的动力学建模与参数辨识是研究主轴系统动力学特性的关键问题。

最后,简要论述了主轴系统动力学研究的发展趋势,即未来应从主轴系统的精准建模、动力学综合优化和动态测试及分析等方面进行深入研究。

关键词:主轴系统;动力学;分析方法;数控机床中图分类号:TG502.14;T H 113 文献标识码:AR esearch on AnalysisM ethod of D yna m ic Characteristics for Spi n dle Syste m of NC M achi n e ToolGUAN X i you 1,SUN W ei2(1.Shenyang M ach i n e too l (group)L i m ited L iability Co mpany ,Shenyang 110142,China ;2.School o fM e chan ica lEng ineeri n g &Auto m ation ,Northeastern U niversity ,Shenyang 110819,China)A bstract :M ach i n i n g accuracy and m achining efficiency of NC m ach i n e too l are i n fl u enced by t h e dyna m ic characteristics o f spindle syste m d irectly .On the basis of summ arizing the prev i o us achieve m en ts ,a rev ie w study is done about ana l y sis m ethod o f dyna m ics for sp i n d le syste m i n the paper .Characterizi n g dyna m ic pa ra m eters o f sp i n d le syste m are i n troduced ,such as static stiffness ,dyna m ic stiff n ess ,critica lw idth of cu,t na ture frequency ,m ode shape ,da mp i n g characteristic and dyna m ic response .A syste m atic inducti o n and summ a r y are done fro m ex isti n g analysism ethods of dyna m ics for sp i n d l e syste m,and the m a i n contents i n clude finite e le m entm ethod ,transfer m atr i x m et h od ,receptance coup li n g substr ucture m ethod and experi m entation m eth od .The key proble m of studying spindle syste m dyna m ics is po i n ted ou,t that is j o i n t surface m odeli n g and pa ra m eters i d entificati o n of sp i n dle syste m.A t las,t the st u dy trend of spindle syste m dyna m ics ,wh ich i n cl u des exactm ode li n g ,dyna m ics synthesis op ti m ization and dyna m ic test and ana lysis ,is discussed briefly and t h e three aspects shou l d be further researched in the future .K ey words :sp i n d l e syste m ;dyna m ics ;analysis m ethod ;NC m ach i n e too l0 引言数控机床主轴系统包含主轴、轴承、刀柄、刀具(或工件)等零部件,是数控机床的重要子系统。

lms算法永磁同步电机无感控制下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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基于试验模态分析的电主轴振动特性研究才旦扎西;田伟;何成云;杨锦斌【摘要】本文通过对电主轴测试试验内容、测试原理、测试试验平台设计、测试试验方法及步骤等方面内容进行阐述,并用测试试验数据——振动频谱曲线图进行了电主轴振动特性分析,找到了电主轴产生共振的转速范围,为数控机床的动态研究和设计提供了依据.【期刊名称】《青海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(032)005【总页数】8页(P13-20)【关键词】电主轴;振动特性;测试试验;频谱曲线图【作者】才旦扎西;田伟;何成云;杨锦斌【作者单位】西部矿业股份有限公司,青海西宁810001;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018;西部矿业股份有限公司,青海西宁810001【正文语种】中文【中图分类】TP13在高档数控机床制造业中，影响工件表面精度、刀具寿命及加工效率等的主要因素之一是电主轴的振动。

引起振动主要因素有动平衡不佳、装配不对心、轴承保持器振动等，转速愈高时振动愈大。

电主轴的转速越高，使得加工过程中发生共振的可能性更大，且降低了系统的可靠性。

电主轴的振动不仅会降低加工精度和使粗糙度值增大，还会使轴承受力不均，从而降低精度寿命。

因此，电主轴振动测试与分析是电主轴研制过程中的一个重要课题。

电主轴振动测试试验具有避免电主轴共振、验证振动特性理论、主动隔振系统设计等现实意义，有助于识别电主轴系统的质量、刚度和阻尼［1］。

本文通过振动频谱曲线图，据此进行了电主轴振动特性分析，测试找到了电主轴产生共振的转速范围，为发控机床的动态研究和设计提供了技术依据。

1 测试试验目标电主轴单元由电主轴、前后轴承、7∶24 刀具、主轴套筒等部件构成。

试验的目的是对现有电主轴进行振动分析，找出1 000～15 000 r/min 范围内的共振区域，为机床的动态研究和设计提供依据，进而达到对电主轴振动的控制和消减，具体试验目标如下:(1)用三向加速度传感器和电涡流传感器测定主轴在不同转速下的振动量，包括振动位移、速度、加速度的幅值和相位、振动的时间历程、频率等［2］。

机床主轴箱_机床主轴动静态特性分析项目报告机床主轴动静态特性分析机床主轴通常在高速状态下工作，因此其动静态特性必须很高，才能满足加工质量要求，因此对机床主轴进行静力学分析和模态分析是很有必要的。

静力学分析主要是得出机床主轴的刚度，并且得出在典型加工条件下，主轴前端的最大位移，看其是否满足静态要求；动力学分析得出主轴振型以及主轴固有频率，从而判断主轴设计是否合理，并且在此基础上优化结构设计。

机床主轴的动态特性包括临界转速、主振型和固有频率等方面，这是机床主轴动态特性的主要方面。

当机床主轴的转速达到或接近临界转速时，会引起机床的共振，使机床震动加剧，加快刀具的磨损，降低加工质量，恶化加工环境。

因此为了避免这种情况的发生，对机床主轴的临界转速的研究是很有必要的。

为了保证加工质量及加工安全要求，主轴的最高转速应该低于临界转速的百分之七十五。

1. 机床主轴静态特性分析（1）建立模型打开proe 软件界面，建立如图（1）所示模型，并导入ansys workbench中图1 主轴模型的建立（2）添加材料属性信息机床主轴的材料为40Cr ，其相关参数见下表（1）：（3）设定网格划分参数并进行网格划分制定网格尺寸为3mm, 进行网格自动划分，划分结果如图（2）图2网格划分结果（4）施加载荷以及约束对有限元模型进行加载时，按照机床在典型加工工艺条件下工作进行计算，算出其在切削时的径向力，如在前面的3.2.2章节已经得出在此工况下轴的受力，在进行静态分析时，其唯一载荷为主轴前端施加的切削力的径向分量 Fr= 193.8 N。

前轴承为固定端，故只约束其X 方向的移动自由度, 后轴承在轴向（X 向）存在游动。

然后进行求解，最终得出机床主轴的静力变形如图（3）所示。

图3 机床主轴静力变形云图从图（3）中可以得出，主轴前端最大变形量为Max=1.14μm ，因此主轴静刚度为： K r =代入数值得：K r =170N/μm 。

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从而进行系统模态分析，振动的相位分析以及频率分析，比较全面地分析了齿轮传动系统的动态特性。

关键词：数值模拟；动态特性；模态分析；振动相位Abstract：Based on the basic theory of gear system dynamics, the multi-degree-of-freedom dynamics behaviors of single branch of gear transmission system is studied systematically. The relevant adaptive system dynamics program has been developed in the MATLAB framework. According to transmission stages of gear system, the application can automatically establish the dynamic model of corresponding degrees of freedom to analyze the system mode、vibrancy format and frequency。

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