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基于壓電陶瓷與柔性機(jī)構(gòu)的高速加工中心主軸預(yù)緊控制機(jī)構(gòu)設(shè)計
閱讀：139 發(fā)布時間：2020-8-11伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
主軸作為加工中心的核心部件，其性能好壞直接關(guān)系到加工中心能否進(jìn)行有效的工作。主軸的預(yù)緊技術(shù)是主軸研究領(lǐng)域的重要方向之_，主軸的預(yù)緊力能隨著主軸工作情況的改變而實(shí)時調(diào)整以保持一個的工作狀態(tài)，是其研究領(lǐng)域的_個關(guān)鍵目標(biāo)。因此確定主軸的預(yù)緊力并通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其保持這種狀態(tài)，是局速局精度加工中心在全工況范圍內(nèi)動力學(xué)特性保持的前提。目前應(yīng)用較為普遍的方式為液壓預(yù)緊[1],隨著研究的不斷深入與發(fā)展，壓電陶瓷驅(qū)動的微/納定位系統(tǒng)已經(jīng)在可調(diào)預(yù)緊技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛研究，其主要應(yīng)用方式為將壓電陶瓷直接作用于軸承外圈,它具有分辨率高、響應(yīng)速度快、無摩擦和無發(fā)熱問題等優(yōu)點(diǎn)，但是壓電陶瓷的驅(qū)動行程較短、易碎，內(nèi)置不利于更換；且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，加工中心的振幅也是相當(dāng)高的這樣對于只能承受軸向力的壓電陶瓷來說是非常不利的&]。因此，如何在主軸預(yù)緊工業(yè)化程度上來發(fā)揮壓電陶瓷的優(yōu)勢而避其短處，將是_個亟待解決的關(guān)鍵問題。
因此，本課題在此基礎(chǔ)上設(shè)計一種新型預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以壓電陶瓷作為驅(qū)動源，柔性機(jī)構(gòu)作為微位移放大機(jī)構(gòu)，組成復(fù)合型輸出。將柔性機(jī)構(gòu)直接作用于軸承外圈，將作為驅(qū)動源的壓電陶瓷放置其外，這樣既實(shí)現(xiàn)功能,又能不破壞壓電陶瓷驅(qū)動器，同時也利于日后的維修與更換。利用此方法能實(shí)現(xiàn)對主軸軸承預(yù)緊力的實(shí)時控制。
1主軸軸承摩擦熱特性分析
l.i軸承摩擦熱計算
軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量與很多因素有關(guān)，其中主要因素有：軸承預(yù)緊力、主軸轉(zhuǎn)速、潤滑劑類型及其流變特性，軸承安裝布局以及工作溫度等。在這些因素中主要的是主軸轉(zhuǎn)速與軸承預(yù)緊力對軸承溫升的影響。當(dāng)主軸處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，過大的預(yù)緊力會使軸承溫度超標(biāo)，長時間情況下會使軸承發(fā)生形變，從而影響主軸的使用性能。因此在預(yù)緊力許可的范圍內(nèi)，盡量減小高速段軸承預(yù)緊力，是高速段軸承預(yù)緊力分析計算的理論依據(jù)。軸承的滾動體與內(nèi)外圈滾道之間的滾動阻力、摩擦損耗,以及自旋運(yùn)動是軸承的主要發(fā)熱源。軸承的發(fā)熱量主要是由軸承的摩擦力矩所引起的，力矩越大，軸承產(chǎn)生的摩擦熱就越多，滾動體與內(nèi)外圈接觸區(qū)域的發(fā)熱量與接觸區(qū)域的摩擦力矩和主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)，其發(fā)熱量可由式（丨-1)得s