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1、第12期組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)NO．122012年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2012文章編號：1001—2265(2012)12—0049—04基于ANSYSWorkbench的高速電主軸靜動態(tài)性能分析文懷興，崔康(陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，西安710021)摘要：以高速加工中心電主軸為研究對象，建立了電主軸系統(tǒng)三維有限元模型，采用彈性支承模擬了軸承的支承，利用新一代的有限元分析軟件ANSYSWorkbench對電主軸進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)
2、分析。分析結(jié)果表明：電主軸的靜剛度能夠滿足要求；電主軸的最高工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其一階臨界轉(zhuǎn)速，能有效避免共振的發(fā)生。從而驗證了該電主軸設(shè)計的合理性，也為電主軸的優(yōu)化設(shè)計以及力熱耦合特性分析奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電主軸；有限元分析；ANSYSWorkbench；靜動態(tài)性能中圖分類號：TH16；TG65文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AStaticandDynamicCharacteristicAnalysisofHigh-speedMotorizedSpindleBasedonANSYSWorkbenchWENHuai—xing，CUIKang(Coll
3、egeofMechanical&ElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofScience&Technology，Xi’an710021，China)Abstract：Takingthedesignphasedhigh—speedmachiningcentermotorizedspindleastheresearchob—ject，thisarticlestudiesthemethodofbuildingthreedimensionfiniteelementmodelofthemotoriz
4、edspindlesystemandthemethodoftheelasticsupportsimulationbearingsupporting．Thenthestaticsanal—ysisandmodalanalysistomotorizedspindlearedonebyanewgenerationoffiniteelementanalysissoft—wareANSYSWorkbench．Theresultsshowthatstaticstiffnessofmotorizedspindlecanmeettherequi
5、re—mentandthehighestworkingspeedofmotorizedspindleisfarlessthanitsfirstcriticalspeed，whichcaneffectivelyavoidthehappeningofresonance．Thusitprovestherationalityofthedesignofmotorizedspindle，anditlaysabasefortheoptimizationdesignandforceheatcouplingcharacteristicsanaly
6、sisofmotorizedspindle．Keywords：motorizedspindle；finiteelementanalysis；ANSYSWorkbench；staticanddynamiccharac—teristjc分析，確定電主軸的靜態(tài)變形、靜剛度、固有頻率及0引言振型，對于進(jìn)一步提高高速加工中心的工作性能具高速加工中心將高效、高精度和高柔性集為一有十分重要的意義。這也是后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及體。為了提高生產(chǎn)效率，改善表面加工質(zhì)量，高速切力熱耦合特性分析所必需的前期過程。削技術(shù)已成為先進(jìn)制造技術(shù)重要的發(fā)展方向。高
7、速1電主軸主要結(jié)構(gòu)及其有限元模型的建立加工中心是實現(xiàn)高速切削的物質(zhì)基礎(chǔ)，而高速電主軸單元則是高速加工中心的“核心”部件和技術(shù)關(guān)1．1電主軸主要結(jié)構(gòu)及主軸主要參數(shù)鍵?。與傳統(tǒng)的傳動方式相比，高速電主軸使用內(nèi)本文以設(shè)計的電主軸為研究對象，主軸主要參裝式電機(jī)，取消了諸如齒輪、皮帶等中間傳動環(huán)節(jié)，數(shù)見表1。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該主軸采用德實現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動”。國FAG公司生產(chǎn)的XC系列超精密主軸軸承，整個作為高速加工中心的核心功能部件，高速電主主軸支承結(jié)構(gòu)采用一端固定一端游動的支承方式，軸的靜動態(tài)性能在很大程度上決定了高速加工中心
8、主軸前端為固定端，后端為游動端。電動機(jī)放在前的加工質(zhì)量和切削能力，也是影響其加工精度的重后軸承之間，前后2組軸承均采用串聯(lián)的方式，為了要因素。因此在設(shè)計時對其進(jìn)行詳細(xì)的靜動態(tài)性能減小主軸軸向竄動量，提高主軸剛度，主軸前后支承收稿日期：2012—02—03基金項目
