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?机床主轴动态刚度测量系统

机床主轴动态刚度测量系统

随着设备智能化的提高，物联网的发展，对机床设备热位移的监测和补偿、几何误差的测量和补偿等提出了要求。为了防止抖振和进行主轴异常诊断以及预测剩余寿命等，需要通过轴承运行状态的可视化来促进主轴单元状态的监测。

1、常规主轴性能控制存在的问题

影响主轴性能的主要因素为轴承预紧力。较大的预紧力有利于刚度，但不利于高速，引起发热，影响寿命特性；较小的预紧力有利于高速、发热和寿命特性，但不利于刚度。此外，预紧力变化会造成主轴性能的不一致，进而影响加工件的精度。因此，获得稳定主轴性能的一种潜在方法是适当的预紧力控制。

轴承预紧力通常根据主轴固有频率、轴向静刚度或启动力矩进行设置，这些参数通常在主轴静止时进行测量。然而，在加工过程中，主轴是旋转的，因此预紧力会随着离心力和热量的影响而变化。此外，在主轴方向可改变的机床中，预紧力又因作用于轴承的主轴重力而改变，这取决于主轴方向。尽管存在这些点，但实际上没有在主轴运行期间测量预紧力的情况。

JTEKT公司采用磁轴承技术开发的动态刚度测量系统，能在任意运行状态下测量主轴性能。

2、设计特点

动态刚度测量系统如图1所示。该系统由径向激振器和轴向激振器组成，安装在主轴箱上。采用非接触法，利用电磁铁的吸力将一个芯轴安装在主轴端部，然后以不同频率振动，用传感器检测此时的位移。