商学来

（辽宁建筑职业学院，辽宁 辽阳 111000）

0 引言

目前，数控机床正向着高速、高精、智能化、柔性化的方向发展，主轴部件是数控机床的关键部件，其动静态特性的好坏将对机床的加工质量和性能产生重要的影响。研究表明，由主轴部件引起的机床加工综合位移可占到总误差位移的60%～80%。可见，对车削中心主轴动静态特性进行分析具有重要的意义。

本文以某型精密数控车削中心主轴为研究对象，应用有限元法建立该主轴结构的分析模型，对主轴进行静态与动态分析，得到该主轴的静态刚度、固有频率及其振型，分析该主轴的应变与应力情况，寻找主轴结构设计缺陷，为该主轴结构改进设计提供依据。

1 主轴系统结构

该精密数控车削中心由主轴系统、床身、滑动床鞍、刀架系统、数控系统、伺服系统、冷却与润滑系统等机构组成，其主轴系统结构如图1所示，通过前后动静压轴承实现主轴与主轴箱的联接。

2 有限元模型建立

精密车削中心主轴的动态特性在很大程度上决定或制约着机床的加工精度和加工质量。在加工过程出现较大的振动时，会加剧刀具的磨损或破损，增加主轴轴承所承受动载荷，从而影响加工精度和表面质量。在有限元模型的建立过程中，考虑到一些细小的特征对结构性能影响较小，去除部分局部特征，如倒角、凸台、螺钉孔等，对模型中的锥度和曲率曲面进行直线化和平面化的处理。

车削中心主轴材料采用45 号钢，弹性模量E=210000 MPa， 泊松比 μ=0.269， 阻尼系数 5000N·S/m，密度ρ=7890kg/m3。……