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高速精密角接触陶瓷球轴承设计及试验研究
1
作者
谢文超
崔永存
+2 位作者
李小明
董帅豪
周勇勇
《机电工程》
北大核心
2025年第1期33-41,89,共10页
针对某数控机床主轴轴承低极限转速及低DN值(轴承内径和轴承转速的乘积)的问题,为解决机床主轴轴承高极限转速的问题,满足高DN值、高极限转速及精度P4级的要求,设计开发了一款高速电主轴精密角接触陶瓷球轴承,并进行了轴承温升和振动试...
针对某数控机床主轴轴承低极限转速及低DN值(轴承内径和轴承转速的乘积)的问题,为解决机床主轴轴承高极限转速的问题,满足高DN值、高极限转速及精度P4级的要求,设计开发了一款高速电主轴精密角接触陶瓷球轴承,并进行了轴承温升和振动试验。首先,根据轴承的使用环境选取了角接触陶瓷球轴承主参数,并为降低高转速下轴承发热量选取了合适的轴承材料;然后,利用建立的角接触球轴承动力学模型并联立动力学微分方程进行了求解,以摩擦力矩为目标函数对轴承球径和内外沟曲率半径系数进行了正交优化选取,还进行了动力学和疲劳寿命分析;最后,开展了角接触陶瓷球轴承的极限转速试验,进行了温升和振动分析,验证了该轴承温升和振动指标满足设计要求。研究结果表明:优化后得到轴承的球径D w为6.35 mm、内沟曲率半径系数f i为0.55、外沟曲率半径系数f e为0.52;计算优化后角接触陶瓷球轴承的最大接触应力不超过2100 MPa,滚动体与保持架的最大作用力不超过3 N,保持架受到的等效应力及极限转速下轴承疲劳寿命为84.5 h左右,均满足设计使用要求;且优化后的角接触陶瓷球轴承最小摩擦力矩为102.0331 N·mm;优化后轴承的最高温度为56℃,振动加速度不高于19.6 m/s^(2)。该轴承满足超精密数控机床高速电主轴的应用需求,同时提高了国内现有高速电主轴的极限转速。
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关键词
高速机床电主轴
滚动轴承
摩擦力矩
动力学分析
极限转速
滚道接触性能
保持架碰撞力
疲劳寿命
轴承温升和振动
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职称材料
电主轴刀柄黏屑检测夹头应力与变形研究
2
作者
柴永生
闵晓晨
+4 位作者
王昌辉
卫尚涛
刘咪
张茂源
周玉兰
《机床与液压》
北大核心
2021年第23期149-153,共5页
高速电主轴数控机床在上刀过程中发生的电主轴黏屑现象导致刀具位置不正,进而造成同心度误差,严重影响加工精度,现有的后处理检测方法,不仅影响加工效率而且造成加工资源的浪费。为解决上述问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对电...
高速电主轴数控机床在上刀过程中发生的电主轴黏屑现象导致刀具位置不正,进而造成同心度误差,严重影响加工精度,现有的后处理检测方法,不仅影响加工效率而且造成加工资源的浪费。为解决上述问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴黏屑检测夹头进行应力、变形分析,模拟电主轴夹头的黏屑检测。通过模拟正常工况与黏屑工况下夹头外感受面的受载情况,分析黏屑处应力、变形和黏屑位置。研究结果可为电主轴黏屑检测夹头的结构优化设计和黏屑检测方案的设计提供参考。
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关键词
高速
电主轴
数控
机床
黏屑现象
刀柄夹头
ANSYS
Workbench
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职称材料
题名
高速精密角接触陶瓷球轴承设计及试验研究
1
作者
谢文超
崔永存
李小明
董帅豪
周勇勇
机构
河南科技大学机电工程学院
常州光洋轴承股份有限公司
浙江省机电产品质量检测所有限公司
出处
《机电工程》
北大核心
2025年第1期33-41,89,共10页
基金
浙江省重点研发计划项目(2021C01095)。
文摘
针对某数控机床主轴轴承低极限转速及低DN值(轴承内径和轴承转速的乘积)的问题,为解决机床主轴轴承高极限转速的问题,满足高DN值、高极限转速及精度P4级的要求,设计开发了一款高速电主轴精密角接触陶瓷球轴承,并进行了轴承温升和振动试验。首先,根据轴承的使用环境选取了角接触陶瓷球轴承主参数,并为降低高转速下轴承发热量选取了合适的轴承材料;然后,利用建立的角接触球轴承动力学模型并联立动力学微分方程进行了求解,以摩擦力矩为目标函数对轴承球径和内外沟曲率半径系数进行了正交优化选取,还进行了动力学和疲劳寿命分析;最后,开展了角接触陶瓷球轴承的极限转速试验,进行了温升和振动分析,验证了该轴承温升和振动指标满足设计要求。研究结果表明:优化后得到轴承的球径D w为6.35 mm、内沟曲率半径系数f i为0.55、外沟曲率半径系数f e为0.52;计算优化后角接触陶瓷球轴承的最大接触应力不超过2100 MPa,滚动体与保持架的最大作用力不超过3 N,保持架受到的等效应力及极限转速下轴承疲劳寿命为84.5 h左右,均满足设计使用要求;且优化后的角接触陶瓷球轴承最小摩擦力矩为102.0331 N·mm;优化后轴承的最高温度为56℃,振动加速度不高于19.6 m/s^(2)。该轴承满足超精密数控机床高速电主轴的应用需求,同时提高了国内现有高速电主轴的极限转速。
关键词
高速机床电主轴
滚动轴承
摩擦力矩
动力学分析
极限转速
滚道接触性能
保持架碰撞力
疲劳寿命
轴承温升和振动
Keywords
electric spindle for high-speed machine tools
rolling bearing
friction moment
kinetic analysis
limit speed
raceway contact performance
cage collision force
fatigue life
bearing temperature rise and vibration
分类号
TH133.33 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
电主轴刀柄黏屑检测夹头应力与变形研究
2
作者
柴永生
闵晓晨
王昌辉
卫尚涛
刘咪
张茂源
周玉兰
机构
烟台大学机电汽车工程学院
出处
《机床与液压》
北大核心
2021年第23期149-153,共5页
基金
上海交通大学烟台信息技术研究院2019年度产学研基金项目(G19YTJC012)。
文摘
高速电主轴数控机床在上刀过程中发生的电主轴黏屑现象导致刀具位置不正,进而造成同心度误差,严重影响加工精度,现有的后处理检测方法,不仅影响加工效率而且造成加工资源的浪费。为解决上述问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴黏屑检测夹头进行应力、变形分析,模拟电主轴夹头的黏屑检测。通过模拟正常工况与黏屑工况下夹头外感受面的受载情况,分析黏屑处应力、变形和黏屑位置。研究结果可为电主轴黏屑检测夹头的结构优化设计和黏屑检测方案的设计提供参考。
关键词
高速
电主轴
数控
机床
黏屑现象
刀柄夹头
ANSYS
Workbench
Keywords
High-speed motorized spindlel CNC machine tools
Jammed chips phenomenon
Collet
ANSYS Workbench
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
TG65 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高速精密角接触陶瓷球轴承设计及试验研究
谢文超
崔永存
李小明
董帅豪
周勇勇
《机电工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
电主轴刀柄黏屑检测夹头应力与变形研究
柴永生
闵晓晨
王昌辉
卫尚涛
刘咪
张茂源
周玉兰
《机床与液压》
北大核心
2021
0
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职称材料
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