针对无心车床加工时主轴系统的振动导致加工精度不足的问题,该文以无心车床主轴系统为研究对象,考虑了实际加工中存在的棒料s弯问题,建立了主轴系统动力学模型,并在simulink中进行了动力学分析,得到了主轴在径向1(x向),径向2(y向),轴向(z向)振动信号。通过对主轴参数轴承游隙的改变来观察主轴x方向,y方向,z方向振动的变化趋势,以及改变轴套磨损量来观察主轴z方向的振动变化趋势。分析结果表明,主轴在三个方向上的振动z向最大。最后将试验信号与模型信号进行对比分析,振动实验值与理论值的误差均在5%以内,所得实验结果与模型结果基本一致,z向振动最大,可通过调整主轴参数来提高加工精度,验证了所建立模型的准确性。

针对无心车床车削加工存在自动化程度低、劳动强度高等问题,利用TRIZ理论分析无心车床存在的技术矛盾,并在矛盾矩阵里查找发明原理,确定无心车床改进方案。设计一种同心双轴结构、螺纹驱动刀具进给的无心车床,通过两轴速度差实现刀具进给和退刀;车削光轴和锥面,扩大无心车床加工范围。利用Deform软件仿真无心车床车削加工,比较分析车削加工载荷的仿真值与理论值。结果表明:仿真值与理论值的误差在可接受范围内,验证了无心车床车设计的合理性和车削加工的可行性。

针对目前无心车床钛合金切削力计算公式推导的困难性和复杂性，通过测量主电机电流的实验方法来探索难加工材料钛合金的切削规律，打破了传统的测量切削力的实验平台，解决了传统方法中实验平台搭建过程的难题。同时以空心主轴电机电流为主要实验数据，结合切削深度以及进给速度等实验数据，在SPSS软件中进行线性回归分析，拟合出了切削力经验公式，验证了该经验公式在实际的加工中的指导意义，为进一步研究钛合金的切削机理奠定了研究基础。

利用Pro／E建立了无心车床的空心主轴单元三维模型，采用ANSYS对无心车床的空心主轴单元进行模态分析．得到无心车床的空心主轴单元前6阶固有频率和振型云图；在模态分析基础上，对无心车床的空心主轴单元进行谐响应分析。通过分析得到如下结论：所研究的无心车床的空心主轴工作频率远离其1阶固有频率，运转具有较好的稳定性；刀具以及调刀套处的振动幅值为整根无心车床的空心主轴上振动幅值最大处，该两处的振动幅值对棒料的加工精度影响最大，也是最容易发生疲劳破坏的区域。无心车床的空心主轴单元的动态特性分析为后续的结构优化提供了理论依据。