基于abaqus电主轴动静态分析技术

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1、万方数据第12期2011年12月组合机床与自动化加工技术ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueNO．12Dec．2011文章编号：1001—2265(2011)12—0018一04基于ABAQUS电主轴动静态分析技术徐福林1，郑卫2，刘素华3(上海工程技术大学制造工程系，上海200437)摘要：文章基于有限元法建立了电主轴的动力学数学模型，推导了电主轴的动静态特性表达式。结合实例。利用ABAQUS有限元分析软件，计算了某数控机床主轴的静态最大位移

2、，求得该主轴的10阶固有振动频率，l-3阶临界转速；模拟了该主轴l-3阶瞬时振动形态，获得了主轴的结构设计和支承配置优化的理论依据。关键词：电主轴；动静态特性；有限元法中图分类号：THll3文献标识码：ADynamicandStaticAnalysisTechniqueoftheElectrospindleBasedonABAQUSXUFu—linl，ZHENWei2，LIUSu—hua3(DepartmentofManufacturingEngineering，ShanghaiUniversityofEn

3、gineeringScience，Shanghai200437，China)Abstract：Inthispaper，usingthefiniteelementmethod，weestablisheddynamicmathematicalmodelsoftheelectrospindleandfoundedexpressionofdynamicandstaticcharacteristicofthemotorizedspindle。Throughanexample，notonlythemaximaldisp

4、lacementofspindleofaCNCmachine，10ordersnaturalfrequencyofvibrationofspindleand1-3orderscriticalspeedofrotationarecalculatedandusingSoft-wareofABAQUS，basedonfiniteelementmethod，1-3ordersmodeofinstantvibrationformofthespindleareSimulated，butalsoweobtainedthe

5、oreticalfoundationforthestructuredesignofspindleandsupportconfigurationoptimizationofspindle．Keywords：electrospindle；dynamicandstaticcharacteristic；thefiniteelementmethodO引言高速数控机床(CNC)是装备制造业的技术基础。高速数控机床的性能，主要取决于高速主轴的性能。数控机床的主轴由内装式电动机直接驱动，把数控机床主传动链的长度缩短为零。这

6、种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，把主轴部件从机床的传动系统的整体结构中相对独立出来，做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(Electrospindle，MotorizedSpindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”(HighFre—quencySpindle)。由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接传动主轴”(DirectDriveSpindle)。在70年代，美国装有电主轴的加工中心首先在空军和飞机公司投入使用。以高速切削、强力切削和高加工精度为主要特征

7、的切削加工技术，是近年来发展迅速的数控切削加工技术。主轴系统配置是数控机床高速加工的一项关键技术，数控机床的机电一体化电主轴是实现高速切削的关键部件。与普通电机主轴相比具有如下特点：(1)转速高，启动时间短、输出扭矩和功率大；(2)恒功率调速范围宽；(3)典型的机电一体化部件。能对轴承与电机的温升、主轴的振动等参数实施在线监控，确保主轴高速运转时安全可靠。因此，数控机床的主轴系统设计时，必须对电主轴动静态特性进行分析，以优化电主轴的结构设计及支承结构的配置，使数控机床的电主轴具有较高的回转精度和较好的动态响

8、应特性，提高数控机床收藕日期：2011—08—02}基金项目：江苏省教育厅2008年度高校科研成果产业化推进项目资助(JH08—28)作者简介：徐福林(1968一)。男，江苏如皋人，上海工程技术大学制造工程系硕士，副教授。主要从事机电一体化技术研究，(E—mail)fulin—XB@163．COlll。万方数据2011年12月徐福林，等：基于ABAQUS电主轴动静态分析技术·19·的整体性能。1电主轴动静态有限元