高速陶瓷电主轴结构设计及静动态特性分析

饶成晨 陈 涛



高速陶瓷电主轴结构设计及静动态特性分析

饶成晨1陈 涛2

（1. 浙江大学 机械工程学院 杭州 310002；2. 武汉理工大学机电工程学院 武汉430070）

高速电主轴作为高档数控设备的核心部件，其性能的优劣直接影响着加工零件的精度。针对现有某高速精密磨削加工中心，对其电主轴的材料、轴承配置形式及预紧方式等基本结构进行设计与选择，完成三维模型的建立。通过ANSYS对其刚度、强度、固有频率及临界转速等静动态特性进行分析，结果表明该结构的合理性，对该类电主轴的设计与使用具有一定的参考价值和指导意义。

有限元分析 高速电主轴 静态特性 动态特性 结构设计

进入21世纪，现代机械制造业蓬勃发展，正朝着高效率、高速度、高精度的方向不断进步。随着数控技术的广泛应用，机床高速加工技术在航空航天、汽车、材料、模具等行业迅速崛起。机床高速加工能获得机械产品较高的加工精度和表面加工质量，是现代制造业又一次革命性的飞跃。高速机床作为实现高速加工的基础设备，是现代制造业的战略性产业[1]。而电主轴作为高速机床的核心部件，成为今后机床的重点发展领域。

电主轴单元的静动态特性主要包括刚度、强度、固有频率和临界转速等，其对电主轴的精度、速度等性能有很大的影响。关于主轴静动态特性的研究，在上世纪60年代，一般采用经验类比法来进行选择主轴参数、设计主轴结构，计算精度低[2]。

而近20年来，随着计算机技术和计算策略的不断改进，出现了有限单元法、传递矩阵法、模态法、结构分析法等大量计算方法[3]。……