轴承负荷分析和机动高速主轴控制

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1、广西工学院毕业设计（论文）轴承负荷分析和机动高速主轴控制摘要：对精密车床床头柜的优化设计研究。三种不同的外部形状床头柜探讨。由于热变形所产生的热量主轴轴承的考虑。我们的目标是尽量减少在切割点工件的整体变形。约束是强制的基本固有频率远高于工作频率更大，以减少动态变形。设计变量包括形状尺寸，主轴轴承的位置，主轴轴承的刚度，该鳍尺寸和鳍的位置。那个利用遗传算法来解决这些混合变量的优化问题。优化解决方案三个不同类型的床头柜发现和讨论角接触球轴承是最流行的轴承类型的高速加工中心主轴使用。由于轴承负荷迅速增加

2、与提高转速，由于离心力和温度的提高，适当的，尤其是最初的预操作引起的角负荷控制球轴承是重要的刚度，精度和主轴的生活。轴承布局，预装机制联机承载控制进行了探讨。在离心力的管理和热致轴承负荷特别强调。活跃的轴承负荷监测和控制机制，包括一个综合应式传感器，压电致动器已被开发和测试。这种积极的控制和监管机制，在线轴承负荷调整根据切削条件。进行实验，以确定适当的初步轴承预压范围。优化预最低轴承温度提高指定转速存在。最佳预载，但是，应当提出时，运行速度增加。1。导言在角接触球轴承主轴集成之间的前后轴承异步电动

3、机一共同设计了许多动力化协锭[1-3]。对角球轴承正确的预紧对速度，刚度，精度和主轴的挠度很重要。为了特别是对重切削应用常规锭，预压不断偏移，因为这是首选预压法可以产生高刚性主轴。但是，不断偏移方法不适宜在高速切割应用程序，因为可以轴承负荷迅速增加，由于温度引起的离心力诱导负载。另一方面，许多机动房协主轴是专为轻切削负载应用设计使用的弹簧力预紧机制为了管理热致和离心诱导轴承负荷，弹簧预装主轴，然而，由于主轴刚度过低这一缺陷，仅适用于轻载高速切削。在高速和趋势高效率加工是针对一主轴，能够进行高速和高

4、功率加工。对于这些应用，主轴轴承应能在高转速运作时支持高速切削功率。由于这些对各种切削条件指定的应用程序，无论是固定偏移或弹簧预紧不能满足所有要求。在线调整和离线重置轴承预紧根据切削条件已经开发解决这个问题。拟议变速轴承预紧机制包括液压方法和其他方法，如记忆合金和不断的机制，偏移/恒定力交换机制。旁边的可调预紧机制，干扰和影响冷却高速主轴的方法，还需要重新考虑，以管理离心诱导负荷对角接触滚珠轴承.本文报道的轴承负荷分析和机动高速主轴控制。重点是布局与预控制的轴承。活跃的轴承负荷监测和控制机制的组成

5、综合应变式载荷传感器和压电陶瓷驱动器报道。7广西工学院毕业设计（论文）图1。弹簧轴承预热布局和处理。2。轴承布局和负荷控制角接触球，尤其是陶瓷球轴承被广泛应用于高速主轴。在一般情况下，轴承负荷运行过程中会被列为四个部分。第一部分是预组装后的最初时主轴是在正常室温条件。第二部分是在操作过程中的热致负荷。由于轴承温度通常是随主轴速度，热轴承的负荷迅速增加与主轴转速。第三和第四部分是离心力引起的内圈和轴承负荷球。这两个离心力引起的负荷也迅速增加的转速。以前的轴承设计已经提出如下。这是图1所示。这种设计适

6、用于高速度和轻载切削应用程序，因为弹簧预装机制可以吸收热，最操作时离心负载。这个版本的轴承布局需要的轴承数量最少，最短旋转轴。但其长期的空间之间的前后轴承套，需要更严格的制造/装配公差，是对温度更敏感区别轴和轴承座。主轴弹簧预紧设计的刚性不如好不断偏移，如图2所示预设计。在这设计，不断偏移预可提供高刚性的优势。的管理确保至少存在一个最低限度上预装弹簧轴承如果活动轴承负荷控制机制故障。积极轴承负荷监测和控制机制如图4。执行器及在主动控制机制的传感器组成的压电执行器和应变式称重传感器作为图5。可调的预

7、规定范围加工中心是20-80公斤力从轻型到重型预装预装。抵销相应的轴承，必须几微米至20毫米。在这项工作中，堆积型PZTs已使用15毫米长，10毫米可提供的直径为所需的中风预压调整。堆叠式压电陶瓷具有的优点高硬度和高膨胀系数（可作为大，0.15％）。压电致动器，但是，引入在非线性，滞后和直流漂移的问题。在为了克服这些问题，利用负载细胞株计被集成到压电致动器。负载细胞组成四个自我，温度补偿应变计形成全惠斯通电桥。在应变片基于传感器校准了由商业协和称重传感器。标定结果（见图6）已表明，应变式称重传感器

8、为基础的有很好的线性度和敏感度约为30毫伏/公斤。阿试验台建成，评估活动的影响预控制和监测机制。图。7显示该试验台结构。轴承的测试有源负载监测/控制单元如图。8。三以1208分居压电被用来监测和控制轴承的负荷。一个涡流位移传感器是用来测量器流离失所。经测试轴承是FAG的HS7010。图。9显示执行器的位移测试结果，并输入轴承预压的变化。这一结果证实，该控制预紧范围约60公斤力。油/空气润滑与空气流量15升分，油率0.06立方厘米/小时一个ISOVG32油型手机用。图10显示了测试结