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乐投体育网址高精密数控车床主轴动态分析(刘云好)

作者: admin 来源: 未知 发布时间:2020-07-21 04:37

  高精密数控车床主轴动态分析(刘云好)_物理_自然科学_专业资料。高精密数控车床主轴动态分析(刘云好)

  高精密数控车床主轴动态分析 学生姓名:刘云好 指导教师:刘永贤教授 ? 引言 ? 课题研究的意义与价值 ? 国内外发展现状 ? 主要研究内容及关键技术 ? 实验条件与分析路线 ? 工作计划 内容提要 2 ? 随着生产和科技的高速发展,机械设备尤其是机床也 日益向高速、高效、高精度和自动化的方向发展,随 之而来的是对机床动态性能越来越高的要求。 引言 ? 在当今的数控机床设计与制造中,数控机床主轴组件 的分析及检测评估已经变得越来越重要。 3 引言 ? 高速主轴技术是实现高速精密加工最重要的单元技术。电动机 内装式电主轴是该技术发展的核心。 图一 车床用电主轴 图二 钻床用电主轴 与传统技术相比,内装式电主轴有以下优点: 引言 ? 借助于电源的变频技术,可在主轴轴承允许的范围内,实现无 级变速。 ? 省去机械转动环节,振动噪声降低,工作状态平稳。 ? 可实现专业化生产,促进专项产品质量的提高。 5 课题研究的意义与价值 ? 国内的机床设计多半属于经验设计。机床结构的设计计算一直 沿用一般的结构计算方法。这些计算公式的导出大多是依据强 度方面的理论分析,并辅以试验方法和测试技术的研究。 ? 这种传统的方法,获得的计算结果大多用于不同结构性能的定 性分析和比较。而实际结构设计时仍取较大的安全系数,结果 使结构尺寸和重量加大,不能很好的利用材料,机床结构性能 难以提高。乐投体育网址特别对于机床主轴部件,只能依靠以往的经验进行 局部修正,无法进行优化设计。 6 课题研究的意义与价值 ? 本课题依据成熟的建模和分析软件,利用虚拟仪器搭建实验平 台得到机床主轴部件性能数据,实现对主轴的动态分析—评 估—修正的循环过程,直到所有设计都满足要求为止,真正 实现乐投体育机床的动态设计。 7 国内外发展现状 ? 国外发展情况 早在上世纪50年代,国外就已经开始了对机床主轴的特性 分析。经过几十年的完善,国外已经从解析法、近似理论解法 等经典分析方法过渡到了利用计算机进行模拟分析的层次。而 且分析对象,也已经开始转向更具发展空间的电主轴领域。 国外电主轴单元的研究与生产更是百花齐放,如瑞士的 IBAG和FICHER,德国的GMN和HOFER等。与其相对应的轴 承开发与生产也已经迅猛发展起来。 8 国内外发展现状 ? 国内发展情况 国内在主轴分析方面起步较晚,直到上世纪90年代初才开 始应用试验模态与有限元相结合的方法进行特性分析。随着国 内相关领域的不断发展,也取得了一定的研究成果。但相比国 外还存在一定的差距。 我国在高速电主轴的整体制造技术上与国外还存在较大的 差距。国内较著名的生产企业是洛阳轴研科技。 9 国内外发展现状 图三 车床用电主轴 图四 铣床用电主轴 图五 磨床用电主轴 图六 实验用电主轴 图七 钻床用电主轴 国内外发展现状 表一 国内外数控机床用电主轴参数表 11 主要研究内容及关键技术 ? 机床主轴系统各主要部件的实验平台的建立。本论文的主要研究内容包括 以下几个方面: ( 1 )本文首先对主轴组件工作原理及结构特点进行分析研究,探讨适合 它的信息检测及故障诊断方法; ( 2 )研究加工中心主轴组件振动检测与动态评估系统的构建方法,振动 相关信息的收集方法; ( 3 )设计了主轴组件的振动检测实验平台,利用涡流传感器、红外传感 器、光电接收器等器件收集主轴组件的综合信息,编写数据分析软件,对 其进行一系列的数据综合分析; ( 4 )对主轴综合评估技术进行了探讨。 12 主要研究内容及关键技术 首先,搭建实验平台,为了模拟主轴组件的工作环境,设计了振动检 测试验台,模拟主轴在实际情况下的空载工作状态进行研究。将主轴组件 安装在试验台的主轴箱内,主轴动力由同步带输入。主轴的振动等信息分 别由两个涡流探头,红外温度探头以及光电传感器接收,经过信号调理器 综合处理后,再由信号采集卡输入到电脑中,由电脑对数据进行分析处理 ,将结果显示出来。 13 主要研究内容及关键技术 实验平台: 主要研究内容及关键技术 ? 试验流程 ? 学习相关文献分析相关理论 ? 搭建实验平台析 ? 主轴的温度分析 ? 主轴组件振动分析 ? 主轴的转数分析 ? 红外传感器 ? 涡流传感器 ? 光电传感器 ? ? ? ? 数 据 采 集 数 据 分析 电 脑 输 出 结 果 主要研究内容及关键技术 ? 数据分析方法 采用原始波形分析、频谱分析方法、轴心轨迹图和轴心位置 图等方法进行数据分析。 ? 数据处理方法 采用各种滤波技术提高信号的信噪比,做到去伪存真、去芜存菁。 数据预处理通常采用以下方法和途径: 1、异常数据的剔除 2、趋势项的提取或去除 主要研究内容及关键技术 ? 程序的设计 信号处理系统软件主要由数据采集、数据处理、数据存储和回 放三大模块组成。其功能如下: 1、数据采集模块:负责信号处理系统的硬件控制及驱动; 2、数据储存和回放模块:负责对信号数据进行管理; 3、数据处理模块:负责对波形进行显示、分析等。 主要研究内容及关键技术 关键技术一:数据的分析。 关键技术二:程序的设计。 我校的图书馆藏有大量的图书资料及先进的网络设备可供使 实验条件与分析路线 用。实验室提供高配置计算机,用于labview的分析计算机,学院 现有的数控机床,可用于机床主轴振动分析的试验研究。 实验设备清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设备名称 精密数控机床主轴箱 LC0120压电加速度传感器 信号调理器 数据采集卡 计算机 涡流传感器 红外传感器 光电接受器 数据连接线 工作计划 阶段内容 查阅相关资料,准备开题报告,并做调研工作。 学习相关知识软件,建立实验模型。 对主轴、组件进行单独的振动特性分析,总结出轴承系 统的分析方法; 时间 720小时 960小时 720小时 完成情况 已完成 进行中 未完成 对整机进行特性分析,搭建实验平台,验证分析结果 完成毕业论文并作好答辩准备工作。 720小时 480小时 未完成 未完成 20 21

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