预载荷在线控制电主轴振动特性的试验研究*

李松生，何国庆，杨焕钊，郑志强，刘扬扬，杨同旭

（上海大学机电工程与自动化学院 上海，200444）

引言

电主轴技术有利于实现高速、高精和高效之目的，是目前高档数控机床中最重要的功能部件之一［1］。现阶段，智能制造和智能数控机床技术的发展对电主轴的振动、刚度及温升等动态性能提出了越来越高的要求，而发展和采用轴承预载荷在线控制技术可以动态控制其振动特性并改善其动态性能，实现对电主轴的振动特性进行主动和智能控制。

有关电主轴振动特性的研究有很多。陈小安等［2］用有限元法建立高速电主轴转子-轴承动力学模型，分析了系统固有特性。朱金虎［3］等分析了轴向预紧力等参数对电主轴系统临界转速的影响。李丙才等［4］利用Prohl 传递矩阵法建立了传递矩阵方程，求解出轴系的固有频率和临界转速，并得到其对应的主振型图。张珂等［5］基于拟动力学建立了电主轴转子系统有限元模型，分析了不同预紧力对电主轴动态特性的影响，提出提高预紧力能有效改善轴承动力学特性。吴玉厚等［6］采用有限元软件ANSYS 对某型号电主轴开展了模态分析等工作，得到其前6 阶固有频率和振型，计算出临界转速，并对其振动性能进行测试和分析，得出ANSYS 对全陶瓷电主轴的动态仿真和结构优化有一定的指导意义。李颂华等［7］验证了压电陶瓷作为电主轴预紧施力部件的可行性。黄伟迪等［8］基于Timoshenko 梁理论，建立了轴承-主轴的有限元模型，分析不同预紧力下角接触球轴承对电主轴临界转速的影响。……