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。

对机床主轴系统的发热与变形情况进行理论与实验研究。对主轴系统进行受力分析,建立三维模型。运用传热原理对机床主轴系统的温度场进行有限元热特性分析,得出机床主轴高速运转下的热变形的仿真结果,机床主轴系统最右端轴向伸长3μm,上翘9.1μm。在此基础上开展实验,借助红外温度传感器与位移传感器测得机床主轴系统的热变形,验证了有限元分析得合理性,为下一步的机床热误差补偿提供必备的条件。该机床主轴系统的热变形在径向和轴向的差别较大,后续热误差补偿应主要考虑径向变形。

主轴系统优化设计是提高主轴系统热特性的手段之一。以某型数控车床为研究对象,综合考虑同步齿形带压轴力对轴承发热量的影响及同步齿形带传动时产生的热量,对主轴系统热载荷及边界条件进行分析计算。利用ANSYS Workbench软件对主轴系统热特性进行分析。通过搭建试验测试系统,对主轴系统的温度场及热变形量进行测试,有限元分析与试验测试结果基本吻合。

数控加工中心在加工过程中常出现主轴松刀力不足或无法松刀的现象。针对此问题,通过TRIZ系统组件分析明确现有松拉刀机构各组件间作用关系,利用因果链分析得出影响松刀的根本原因,最终应用TRIZ理论中的物场模型分析方法和AD独立性原理提出优化设计方案。根据新方案计算出实际工况下的主轴松刀力和螺杆强度,并对松刀杆进行建模和仿真。结果表明:最大位移量为6.995μm,最大应力为45.24 MPa,符合结构设计要求。最后,经过现场实物测试,当液压力为5 MPa时,松刀行程、松刀力以及打刀量均符合生产要求,验证了优化设计方案的合理性。

随着机床自动化程度越来越高,越来越多的采用自动换刀装置。主轴松拉刀机构是实现刀具在主轴上自动松开、夹紧的核心部件,其控制复杂、使用频率高,因此主轴松拉刀机构故障是数控设备常见的故障之一,主轴松拉刀动作主要涉及电气控制、液压回路、机械传动等方面,任何环节出现问题,主轴松拉刀动作都无法正常运行,数控设备无法准确执行换刀动作[1]。文章根据日常对数控设备的维护保养经验,从松拉刀机构工作原理及典型维修案例入手,针对液压控制方式主轴松拉刀机构使用过程中出现的问题进行分析,总结数控机床主轴液压松拉刀系统典型故障的分析与处理方法。

对于一些大型工程结构,有时很难甚至无法测量结构的输入信号,只能利用实测的响应数据进行工作模态识别.针对这一实际工程情况,首先利用工况下结构的响应数据作相关分析,继而对相关分析后得到的多组数据构造多变量自回归(AR)模型,依据逐步最小二乘法和准则函数优化思想确定模型阶次和估计模型参数,并由模型参数矩阵的特征值分解确定结构的工作模态参数,最后利用TH6350大型镗铣加工中心主轴系统进行试验验证,结果对比表明,这种方法不仅能够有效提取结构动态特性参数,而且还能提供有关激励和结构振型的信息.

介绍了一种新型“Ｏ”型橡胶圈的减振支承结构。通过对普通丁晴橡胶“Ｏ”型圈的实验研究，采用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ粘弹性力学模型，得出了丁晴“Ｏ”型橡胶圈的刚度Ｋ随频率增加，先有一上升段，后逐渐下降，而幅值比α、阻龙系数Ｃ随旋转频率的增加而下降，损耗因子η随频率的增加而增大的规律，并在低温透平膨胀机超速试验台的主轴系统减振支承中得到了成功的应用。

为了提高数控磨床主轴系统可靠性,需探明主轴系统的故障模式及原因,找出主轴系统的薄弱环节。文章以电主轴失效为顶事件展开故障树分析（FTA）,并结合层次分析法（AHP）建立了故障递阶层次模型,求解出各故障因素的发生概率权值,进而确定了影响主轴系统的关键故障因素,最后通过改善措施,提高了主轴系统可靠性。该方法利用实例验证了可行性,能够在可靠性数据缺失,且难以定量评估的条件下,准确得到可靠性因素的优先级,为今后的可靠性设计及故障诊断提供参考依据。

主轴系统的热误差是影响数控机床加工精度的主要因素。根据自然界昆虫的翅脉结构,设计了一种基于鳞翅目昆虫翅脉仿生流道的新型主轴系统冷却结构。建立了昆虫翅脉仿生流道冷却结构模型,在数值传热学相关理论基础上,通过Fluent有限元软件对传统螺旋形流道和新型昆虫翅脉仿生流道冷却结构进行流固耦合仿真对比分析,结果显示后者比前者具有更好的散热效果和流动特性：在相同边界条件下,冷却液最大流速约为1.839m/s,出入口压降为3 181Pa,加热面最高温度降低了约17.8%、最低温度降低了约4.6%,且冷却结构的温度场分布更均匀。研究结果可为数控机床主轴系统冷却结构的热设计提供参考。

基于Adams软件建立了剥皮机主轴传动系统的多刚体动力学模型,利用ANSYS对剥皮机主轴传动系统的关键部件进行柔性化处理,构建主轴传动系统刚柔耦合模型。通过仿真的主轴传动系统各级齿轮的转速以及对齿轮接触力参数的设置,模拟主轴传动系统的齿轮啮合过程,验证了齿轮的传动比,确定了加速度波动主要按激振频率波动,同时,主动齿轮-传动齿轮和传动齿轮-主轴齿轮的切向力和径向力仿真值分别为3 649.21 N、1 580.15 N和3 598.64 N、1 415.13 N,与理论值具有较好的吻合度,并通过齿轮啮合频率验证仿真的可靠性。最后,提取了仿真过程中3个柔性零件等效应力最大的10个节点,结果均低于齿轮材料的许用应力,从而在实际应用方面可为高性能剥皮机主轴传动系统的设计与制造提供理论参考依据。