毕业设计（论文）-机床关键运动部件结构及其运动精度保持性分析.docx

全套图纸加扣3012250582机床关键运动部件结构及其运动精度保持性分析摘要一个国家的建设是否繁荣与其先进制造业密切相关，然而制造是离不开先进及其作为辅助，机床包括床身。立柱。工作台。进给结构等机械部件，。工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的x-y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等，为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，工作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液压驱动，现在更多的采用气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国的工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。本文以工作台主轴及电主轴为关键运动部件对其结构进行分析，详细讲解了工作台的结构，主轴在工作台中的作用。并对电主轴的结构进行细致分析，通过系列轴表示出电主轴的结构及作用。了解结构后，论文对其精度保持性进行分析。首先从加过过程中可能产生的误差进行分析。在造成主轴发热的热源中，主轴轴承在高转速下的剧烈摩擦发热，是影响主轴热误差的关键因素，本文以数控机床的工作台主轴轴承为研究对象，研究轴承运转发热导致温升的原理，对轴承发热等因素引起的主轴热误差建模展开研究工作。根据相关理论对机床不同部位的温度变量与主轴热误差的相关性进行了分析，证实轴承温升是影响主轴热误差的关键因素，提出了一系列的减小热误差的方法。以上述理论为基础以UG为开发界面，对工作台主轴进行建模。以CAD开发界面对镗铣加工中心的高速主轴进行设计，通过对误差的有效矫正，使得工作台工作达到高效率，使得机床工作更加精确。关键词工作台主轴 高速主轴 精度保持性 热影响Machine key moving parts structure and motion accuracy stable analysisAbstractA countrys construction boom and advanced manufacturing industry are closely related, but manufacturing is advanced as auxiliary, and can machine tools including lathe bed. Pillar. Table. The structure, mechanical components. Workbench as an important part of the numerical control machine, is to influence the machining accuracy of an important component part. From the beginning of the simple processing in order to meet the linear motion of the parts and the design of the x-y workbench, to now in order to achieve the processing and manufacturing of progressive indexing table and the rotary worktable, etc, in order to meet the development of modern manufacturing industry, and to the demands of the environment, of workbench drives from the original mechanical drive into hydraulic pressure drive, now more adopt pneumatic device, better protect environment and save resources. Because the key is a machine tool supporting parts, so all countries in the world have to study them, our country of the research and development of workbench made great progress.In this paper, the workbench spindle and electric spindle for key moving parts of the structure is analyzed, and the structure of the workbench explains, in the role of the main shaft. And the electric spindle structure of detailed analysis, through the series shaft expressed motorized spindle structure and function.After that, we know the structure accuracy stable for analysis. From the first add some might occur during the process of error analysis. In the cause of the heat source, spindle fever in high speed spindle bearing the friction fever, is to influence the spindle of the key factors in the thermal error, this paper takes the workbench of numerical control machine tool spindle bearing as the research object, and study in the temperature of the hot running bearings principle, the bearing factors such as fever caused by thermal error modeling on spindle research work.According to the related theory of machine from different parts of the temperature variable and spindle thermal error was analyzed, and the correlation of that temperature rise is the effect of spindle bearing of the key factors in the thermal error, and puts forward a series of reduce heat error method.With the above theory as a foundation for development in UG interface, the spindle of modeling. CAD development of boring and milling machining center interface of the spindle design, through the effective correction of the error, make workbench work efficiency, to make more accurate machine work.Keywords：Workbench spindle High-speed spindle accuracy stable Heat affected不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- IV -目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景11.2 主轴在精度保持性中的作用11.3 数控机床主轴轴承相关技术研究背景及意义21.4 当今世界对机床关键部件运动精度保持性分析的发展趋势31.5 论文主要研究内容3第2章工作台主轴的结构分析42.1 工作台整体结构分析42.2 数控回转工作台的功用42.3 工作台的工作原理52.4 工作台的设计准则62.5 工作台主轴的结构及作用72.6 轴的设计及其强度校核72.7 本章小结9第3章镗铣加工中心高速主轴的结构分析103.1 电主轴基本结构及其工作原理103.2 高速电主轴组件的设计原则103.3 主轴的结构设计113.3.1 主轴轴承静刚度的计算123.3.2 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算133.3.3 高速电主轴单元临界转速的核算163.4 本章小结17第4章主轴精度研究184.1 研究精度的意义184.2 加工时影响主轴精度的因素184.3 数控机床运动误差的几种检测法194.4 热误差在运动精度保持性中的影响214.4.1 主轴轴承214.4.2 主轴的热变形机理224.5 高速电主轴工况对温升的影响244.6 改善电主轴热态特性的主要措施244.7 本章小结25结论26致谢27参考文献28千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- VI -第1章 绪论1.1 课题背景机床与数控技术的结合使得数控机床在现代制造业中占主导地位，它的制造精度和控制精度直接决定了我国制造业的水平。随着现代制造业对精密加工零件的要求越来越高，对高精度的数控机床的需求将越来越大，同时，日益激烈的国际制造业市场竞争要求我国必须掌握自己的高精度机床技术，因此研究数控机床误差产生机理，误差建模及补偿技术，对于提高我国数控机床的精度有着十分重大的意义1。制造是离不开先进及其作为辅助，机床包括床身。立柱。工作台。进给结构等机械部件。工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节2。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的x-y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等，为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，工作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液压驱动，现在更多的采用气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国的工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。1.2 主轴在精度保持性中的作用为了保证工作台进给的精度准确，主轴系统显而易见成为了左右精度的关键部件其性能直接决定了机床的超高速加工性能。高转速下主轴零件离心力作用下产生振动、变形和高速运转时的摩擦发热和大功率内装电机产生的高温和变形是影响主轴性能的关键因素,一般要求主轴具有大功率、高转速、高刚性、高回围精度、抗振性好、动平衡精度高、良好的热稳定性、先进的冷却系统和可靠的主轴监测系统。这对其结构设计、制造和控制提出了非常严格的要求,并带来了一系列技术难题3。传统的机械主轴已不适于高速切削机床,取而代之的是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,形成电主轴,实现机床主轴系统的“零传动”4。作为近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,电主轴本身是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置,它融合一系列新技术。高速轴承技术。超高速电主轴的核心元件之一是高速精密轴承。轴承类型、支承型式、润滑方式等对主轴单工作性能有很大的影响。高速主轴单元常使用的轴承有磁浮轴承、空气静压轴承、液体动静压轴承和滚动轴承。磁浮轴承机械结构和电气控制部分复杂,制造成本高;液体动静压轴承标准化程度低,其推广应用受到了很大的限制。滚动轴承是高速主轴最常用的支承元件,近年来Si3N4陶瓷材料具有密度小、硬度高、热膨胀及导热低和耐磨等特点,在高速主轴单元中得到了广泛的应用。与同规格、同精度的钢质轴承相比,其速度可提高60%,温升降低35%60%,寿命可提高36倍。陶瓷轴承的刚性较高5.6。此外轴承的排列方式、预压控制和轴承润滑也对主轴的性能有着很重要的影响。高速电机及控制技术。电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机,然而高速度下的动平衡是其关键技术之一7。为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹,电主轴内置脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给配合;要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速,必须用高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机,变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。冷却装置:高速运转条件下,主轴的热态特性已成了提高切削速度和加工精度的主要制约因素8。装入式电机的电驱发热和主轴轴承的摩擦发热是工作中两大热源,其结果是导致主动轴轴向伸长和中心高发生变化,因此主轴的冷却装置和轴承的冷却设计显得尤为重要。为满足主轴高转速、高刚性和高回转精度、抗振性好,动平衡精度高的要求,主轴的静、动态特性和动平衡技术是一个重要方面。此外一种新的主轴设计方式是把主轴做成与主轴孔通配的选购件,与机床分开,更换主轴就像更换铣刀一样方便,从而使机床成本大为降低9。如意大利的FAEMAT公司生产的各种内藏式高速马达,转速高达3000120000r/min,用于数控车、铣、磨和加工中以现有设备做多元化加工,此外还有FA-CU型自动换刀系列高速主轴,速度可由30006000r/min,功率03335kW,适用刀柄有BT、ISO、DIN69871及HSK,可直接安装在CNC机床上。这样使现有机床发挥出最大效益。总而言之，主轴温升、离心力、主轴振动的影响因素对机床高速、高精度加工中起着非常重要的作用。无论多么高性能的机床，各种昂贵的刀具和刀柄系统如果没有进行主轴温升、离心力、主轴振动精度的匹配，那它的性能得不到充分发挥，达不到规定的加工精度，还加快了刀具的磨损、缩短了机床的寿命10。只有主轴温升、离心力、主轴振动精度得到匹配，再加上高性能机床及各种昂贵的刀具和刀柄系统，它的性能才得到充分发挥，能达到零件所规定的加工精度，才能做到有的放矢，物尽其用。1.3 数控机床主轴轴承相关技术研究背景及意义大量的研究表明，热误差是影响数控机床加工精度的主要因素之一，约占机床总误差的40%70%。作为精密机床和仪器的重要组成部分，主轴是提供精确回转基准的核心部件。由于轴承和主轴电机在运转过程中会发热，因此主轴在径向和轴向都会产生一定的热应变，且转速越高，发热越严重，热变形也越大11.12。高速高精度数控车床，由于转速高、精度高、切削速度快等特点，一般都要求其主轴头部的径跳和端跳均不超过2m。当发热量过大或温升超过一定值时，主轴将无法正常工作，由主轴热变形引起的误差严重影响机床的加工精度或仪器的测量精度13.14。因此，对主轴轴承的热特性分析展开研究，降低由此造成的热误差，具有重要的理论及实践意义。1.4 当今世界对机床关键部件运动精度保持性分析的发展趋势随着国际上各种技术的突飞猛进的发展，工作台的功能也向多功能复合化发展，工作台也会不断采用数控技术，控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着运动高速化，加工高精化，功能复合化，控制智能化等方向发展15。近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、高性能、多轴化、复合化、高柔性化和模块化等方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。高性能:随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度:数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度:数控机床各轴运行的速度将大大加快16。高柔性:数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化:数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于用户。1.5 论文主要研究内容根据题目机床的关键运功部件结构及其精度保持性分析，论文将根据工作台的结构进行分析，主轴作为左右工作台精度的关键部件，是此论文研究的重点。就此本人将用五个章节来对此课题进入深入研究。（1）绪论论述课题的背景及意义以及保持精度对机床工业的重要作用，阐述当今世界对运动精度保持性分析的发展趋势。（2）对主轴结构进行分析，通过对主轴部件中具体包括什么零部件，每个零部件的作用以及对主轴运动精度的影响，进行受力分析建模。由此完成对主轴的设计。（3）主要对镗铣床中高速旋转主轴的结构原理进行分析，并且对主轴进行设计。（4）将综合论述影响主轴运动精度的因素，及解决主轴运动精度因素的方法。第2章 工作台主轴的结构分析2.1 工作台整体结构分析工作台由三大部分组成，工作台，工作台旋转进给箱，C轴分度传动箱，安装时C轴箱安放在龙门架正面，进给箱安装在龙门架后面。C轴传动箱采用的是人字形传动结构，从而一个电动机可附带两个传动链，工作台正转时，反转传动链分开正转传动链咬合，反转时正转传动链分开反转传动链咬合，这种结构的优点在于可以消除正反转转换时带来的齿合间隙，保证机床工作台的分度精度，传动箱体；车削过程中，电机通过进给想带动工作台绕C主轴旋转，由此可见工作台、工作台底座及其C主轴、C轴传动箱、进给箱相关零件的加工及安装精度直接决定了机床的加工精度，此处可以作为再次调研的重点部位之一 。数控回转工作台由交流伺服电动机驱动在它的输出轴上接连轴器，再接一级齿轮减速器。该数控回转工作台由圆柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置组成。因为是涡轮涡杆传动与分度，所以停位不受限，并不像端齿分度盘一样，只能分度固定的角度的整数倍(5。10。15。等)，而且偏转范围较大(110-70。)，能加工任何角度与倾斜度的孔与表面。齿的侧隙是靠齿轮制造精度和安装精度来保持。大齿轮的支撑轴与涡杆轴做成一个轴，这种联结方式能增大连接的刚性和精度，更能减少功率的损耗。数控转台可分为开环和闭环两种，开环数控回转工作台开环数控回转工作是由步进电机按指令脉冲的要求来确定数控转台的回转方向、回转速度、回转角度。数控转台的脉冲当量是指数控转台每个脉冲所回转的角度(度脉冲)，有的小到0.OOl。脉冲有的大到2。脉冲，设计时可根据加工精度的要求和数控转台直径大小来选定。一般加工精度愈高，脉冲当量应选得愈小；数控转台直径愈大，脉冲当量应选得愈小。闭环数控回转工作台闭环数控转台的结构与开环数控转台大致相同，其区别在于：闭环数控转台有转动角度的测量元件f圆光栅或圆感应同步器)。所测量的结果反馈回去与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台定位精度更高。有一些数控转台上，采用伺服电机轴端带测速发电机和旋转变压器，或带脉冲编码盘，直接反馈电机轴的转速和角位移，进行半闭环控制。2.2 数控回转工作台的功用第一，使工作台进行圆周进给完成切削工作；第二，使工作台进行分度工作。它按照控制系统的命令，在需要时完成上述任务。数控回转工作台由伺服电动机驱动，采用无级变速方式工作，所以定位精度完全由控制系统决定。本文中设计的产品见图2-1(见下页)属于闭环数控回转工作台，两个旋转编码器分别位于与工作台固接的轴端和支撑座的尾端，能将旋转后的位置准确的反馈回系统。这种数控回转工作台由交流伺服电动机驱动在它的输出轴上接连轴器，再接一级齿轮减速器。该数控回转工作台由圆柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置组成。因为是涡轮涡杆传动与分度，所以停位不受限，并不像端齿分度盘一样，只能分度固定的角度的整数倍(5。、10。、15。等)，而且偏转范围较大(110-70。)，能加工任何角度与倾斜度的孔与表面。齿的侧隙是靠齿轮制造精度和安装精度来保持。大齿轮的支撑轴与蜗杆轴做成一个轴，这种联结方式能增大连接的刚性和精度，更能减少功率的损耗。2.3 工作台的工作原理回转工作台的运动由交流侍服电机驱动圆柱齿轮传动，带动涡轮涡杆系统，使工作台旋转。当数控回转工作台接到数控系统的指令后，首先松开圆周运动部分的涡轮夹紧装置，松开涡轮，然后启动交流侍服电机，按数控指令确定工作台的回转方向、回转速度及回转角度大小等参数摆动部分的工作原理与此相同。需要说明的是, 当工作台静止时必须处于锁紧状态, 工作台沿其圆周方向均匀分布6 个夹紧液压缸进行夹紧。当工作台不回转时, 夹紧油缸在液压油的作用下向外运动, 通过锁紧块仅仅顶在涡轮内壁, 从而锁紧工作台。当工作台需要回转时, 数控系统发出指令, 反向重复上述动作, 松开涡轮, 使涡轮和回转工作台按照控制系统的指令进行回转运动。图2-1 回转工作台结构图2.4 工作台的设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则（1） 创造性的利用所需要的物理性能（2） 分析原理和性能（3） 判别功能载荷及其意义（4） 预测意外载荷（5） 创造有利的载荷条件（6） 提高合理的应力分布和刚度（7） 重量要适宜（8） 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸（9） 根据性能组合选择材料（10） 零件与整体零件之间精度的进行选择（11） 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。2.5 工作台主轴的结构及作用本项目中选用轴承为NN3092K/W33，由于此主轴在工作台中主要的作用为定心和承重，所以主要承受径向力，由生产实践得到数据，由此对轴进行建模，如图2-2.图2-2工作台主轴2.6 轴的设计及其强度校核一、轴的设计方案该轴主要承载工作台的重力，并且工作台可以绕轴旋转由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为45号钢,热处理为调制处理,取材料系数 所以,有该轴的最小轴径为: 其中是工作台的最大功率，是工作台的最高转速，计算可得轴的最小直径为385mm。确定完最小轴径后合理设计其他各个部位的尺寸，比如轴承和承载面的尺寸确定等，如图1-1。二、轴材料的选择该轴采用45号钢加工制造，其材料成分如下：含碳（C）量是0.420.50%，Si含量为0.170.37%，Mn含量0.500.80%，Cr含量=0.25%，Ni含量=0.30%。GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16%，断面收缩率为40%，冲击功为39J 。实际使用过程材料的强度参数要小于理论值。由材料设计手册查材料45的使用强度参数为：三、轴的受力分析及校核承载轴的受力模型简化模型(见图2-3)如图2-3 轴的尺寸和受力轴的下端连接固定，轴的上端施加了一个轴向的正压力，力的大小为m=150T，。轴的三个受力截面，的直径分别为400mm，800mm，500mm。由分析可知截面上的应力可由下式计算得来，对截面上的受力情况经行校核。截面处的面积为：截面处所受最大应力可以由下式计算得到： （2-1） 由手册查材料45的强度参数，因此截面处最大应力在许用范伟内，轴满足使用要求。对截面上的应力可由下式计算得来，对截面上的受力情况经行校核。截面处的面积为：截面处所受最大应力可以由下式计算得到： （2-2）由手册查材料45的强度参数，因此截面处最大应力在许用范伟内，轴满足使用要求。对截面上的应力可由下式计算得来，对截面上的受力情况经行校核。截面处的面积为：截面处所受最大应力可以由下式计算得到：由手册查材料45的强度参数，因此截面处最大应力在许用范伟内，轴满足使用要求。综上所述，轴的三个位置均满足45号钢的强度要求，可以安全使用。2.7 本章小结通过本章，可以使我们充分了解工作台的结构及其工作原理，主轴作为工作台结构中的关键部件，所以我们以主轴为研究对象，对其进行设计校核，并达到技术要求，主轴的承重及其定心在运动精度保持性的过程中占据着重要的地位，对主轴尺度的确定在第四章为精度研究打下了坚实的基础。第3章 镗铣加工中心高速主轴的结构分析3.1 电主轴基本结构及其工作原理高速电主轴要获得好的动态性能和使用寿命，必须对电主轴各个部分进行精心设计和制造。电主轴的基本结构包括以下几个部分:轴壳、转轴、轴承、定子与转子，对电主轴的结构设计主要就是围绕这几个部分展开的。高速电主轴的工作原理是:电主轴的电动机部分由产生旋转磁场的定子绕组和把电能转化为机械能的转子组成。高速电主轴的定子和转子之间的空隙是形成功率输出有效部分的主要部位。电主轴持续工作功率主要取决于电动机的机械效率和冷却效果，机械效率的高低则主要取决于轴承高速化参数Dmn值，Dm为轴承中径，n为主轴转速。3.2 高速电主轴组件的设计原则高速机床的关键部件是高速主轴,机床主轴的转速、动态平衡、功率、刚性和受热变形特性等对机床的性能有很大的影响。主轴为满足开停、换向、变速、和制动的要求，应具有较高的转速、多的转速级数和宽的转速范围。高速机床对主轴组件的设计要求有：(1)要有高的精度保持性主轴组件要求要有能长时间保持制造精度的能力。主轴组件主要因主轴轴颈表面和主轴轴承的磨损、刀具的定位表面和装夹工件的磨损，润滑和防护的使用条件恶化等因素，会失去初始加工精度。所以只有提高主轴组件的耐磨性才能长时间保持其精度。主轴和轴承的材料、轴承类型、热处理方式、润滑方式等对主轴组件的耐磨性有较大影响。(2)要有足够的旋转精度在低转速或无载荷条件下，主轴前端部位会产生径向和轴向跳动，其跳动值的大小就是主轴的旋转精度。主轴和轴承的制造、安装和调整精度决定了旋转精度的大小。(3)主轴要有足够的刚度主轴单元的静态刚度又称主轴刚度，反映了主轴的抗振性和负荷能力，是机床主轴系统的重要性能指标之一。当在位移方向上施加力P时。主轴前端产生单位径向位移，那么主轴单元弯曲刚度K的公式为： （3-1）主轴组件的刚度是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴组件的刚度大小受主轴的尺寸、形状，主轴组件的制造工艺、装配精度，轴承的类型、数量、预紧和安装形式的影响。高速电主轴单元结构的静态特性是主轴受抵抗静态外载荷变形能力的反映，其内容主要就是主轴单元的静刚度和临界转速的计算。(4)要有较小的温升和热变热变形是指当主轴组件高速运转时，各相对运动处部件的摩擦发热和切削时产生的切削热等会使主轴组件的温度升高，产生应力，导致形状尺寸和位置发生的变化。主轴的热变形会引起轴承间隙的变化，温升还会使润滑油黏度降低，这些变化都会降低主轴的加工精度，影响主轴组件的性能。所以，各种类型高速机床对温升都有严格限制。如高速精密机床在连续运转条件下的允许温升为1520，高速高精密机床，为810。e、要有足够的抗振性主轴组件的抗振性是反映机床抵抗自激振动和受迫振动的能力。在机床切削过程中，主轴组件会受静态力、冲击力或交变力的作用，使主轴产生振动。由于材料的硬度不均匀或加工余量的变化会产生冲击力和交变力，在其作用下主轴组件如过存在不平衡量、轴承存在缺陷或切削过程中有颤振都会引起振动。如果切削过程中有较大的振动时，刀具会加快磨耗或破损，同时机床导轨和轴承承受的动态载荷增加，降低了其精度保持性和寿命。随着机床技术的发展，高速高精度加工机床对抗振性要求越来越高。主轴组件的质量分布、静刚度和阻尼是影响抗振性的主要因素。衡量主轴组件抗振性的主要评价指标是其低阶固有频率和振型。低阶固有频率要比于激振频率高，主轴组件才不容易发生共振。目前，抗振性能指标还没有统一标准，但一些实验数据可以作为设计时的参考。(5)要有足够的抗振性主轴组件的抗振性是反映机床抵抗自激振动和受迫振动的能力。在机床切削过程中，主轴组件会受静态力、冲击力或交变力的作用，使主轴产生振动。由于材料的硬度不均匀或加工余量的变化会产生冲击力和交变力，在其作用下主轴组件如过存在不平衡量、轴承存在缺陷或切削过程中有颤振都会引起振动。如果切削过程中有较大的振动时，刀具会加快磨耗或破损，同时机床导轨和轴承承受的动态载荷增加，降低了其精度保持性和寿命。随着机床技术的发展，高速高精度加工机床对抗振性要求越来越高。主轴组件的质量分布、静刚度和阻尼是影响抗振性的主要因素。衡量主轴组件抗振性的主要评价指标是其低阶固有频率和振型。低阶固有频率要比于激振频率高，主轴组件才不容易发生共振。目前，抗振性能指标还没有统一标准，但一些实验数据可以作为设计时的参考。3.3 主轴的结构设计加工中心用电主轴采用变频电机与机床主轴合二为一的结构形式，电主轴的空心转子与机床主轴直接过盈套装在一起，电主轴带冷却套的定子可以直接装在壳体上，实现了电机与机床主轴之间的“零传动”。本设计所设计的电主轴如图3-1所示：1. 拉刀系统 2.前锁紧螺母 3.前轴承 4.前轴承座 5.前喷嘴6.冷却油入口 7.电机转子 8.电机定子 9.冷却油入口 10.后喷嘴11.后轴承座 12.后轴承 13.后锁紧螺母 14.编码器图3-1电主轴结构示意图3.3.1 主轴轴承静刚度的计算前后支承均选用SKF高精度混合式陶瓷角接触球轴承，其主要技术参数，如表3.1 表3.1轴承技术参数表参数前支撑后支撑型号71913CE/HCP4ADBA71911CE/HCP4ADBA精度P4