数控车床主轴系统预紧与其动态特性关系的研究

【摘要】：随着科学技术的发展与进步,数控车床变得日益高速而精密,为了使其高速、高效、稳定地工作,数控机床必须具有更好的结构动态特性,主轴作为机床中最关键的部件之一,其动态特性对整台机器的效率、性能与稳定性有着非常大的影响。因此,研究主轴动态特性的影响因素具有重要的意义。 本文对现有数控车床TDNC320进行研究,主要讨论其主轴系统的预紧与主轴系统动态特性之间的关系。 首先,对主轴系统上的前支承双圆锥孔圆柱滚子轴承径向刚度与其预紧力矩之间的关系进行了研究,得出了径向刚度—预紧力矩计算公式与函数曲线,得出了后支承单列圆锥滚子轴承的径向刚度—预紧力矩计算公式与函数曲线。对主轴进行了有限元分析,得出了其前两阶固有频率及其临界转速。 之后,将主轴视为各向同性支承,利用传递矩阵法,将之前算得的前支承与后支承径向刚度代入,计算出主轴系统在不同预紧力矩下的一阶固有频率及其临界转速,得到了一阶固有频率与预紧力矩关系的函数曲线。 然后,利用锤击法进行主轴及其主轴系统激励实验,得出了主轴系统在不同的预紧力矩下的一阶固有频率,并且将实验值与传递矩阵法得出的理论值进行了对比。 实验结果与理论计算值基本吻合,验证了理论计算的主轴系统与预紧力矩之间的关系。