[发明专利]端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法

说明书

本发明提供了一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，其包括以下步骤：步骤1，将端面磨削电主轴转子‑轴承系统简化为柔性转子动力学模型；步骤2，端面磨削电主轴柔性转子动力学特性计算；步骤3，端面磨削电主轴柔性转子动力学设计，以获得高转速。采用本发明提供的一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，能够大幅提高该类电主轴动态设计精度，并缩短设计周期，为该类电主轴设计提供有效的方法。

技术领域

本发明涉及一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，属于机床主轴单元设计领域。

背景技术

带推力滑动轴承的端面磨削电主轴特别适用于大尺寸端面磨削。该类电主轴为获得较大的轴向承载能力，通常采用大直径推力滑动轴承作为轴向支承。而大直径推力滑动轴承抗倾覆能力强，从转子动力学的角度看，推力滑动轴承倾斜效应直接影响电主轴动态特性，进而影响零件表面加工质量。因此，在端面磨削电主轴设计阶段，必须考虑推力滑动轴承倾斜效应，建立适用于该类电主轴的柔性转子动力学模型，继而开展基于柔性动力学模型的主轴动态设计。

针对带大直径推力滑动轴承的端面磨削电主轴，国内外现有的电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法均未考虑推力滑动轴承倾斜效应的影响，计算结果不能客观反映该类电主轴的真实工况，设计精度较低。

因此，需要发明一种面向带大直径推力滑动轴承端面磨削电主轴的柔性转子动力学设计方法，以大幅提高该类电主轴动态设计精度，并缩短设计周期。

发明内容

技术问题：针对传统端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法中存在的问题，本发明提供了一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，旨在大幅提高端面磨削电主轴动态设计精度，降低设计风险、缩短设计周期。

技术方案：本发明所述一种端面磨削电主轴柔性转子动力学建模与动态设计方法，包括以下步骤：

步骤1：将端面磨削电主轴转子-轴承系统简化为柔性转子动力学模型；

步骤2：端面磨削电主轴柔性转子动力学特性计算；

步骤3：端面磨削电主轴柔性转子动力学设计，以获得大转速。

具体地，步骤1中所述将端面磨削电主轴转子-轴承系统简化为柔性转子动力学模型的具体方法是：将电主轴转子简化为由N段无质量弹性轴连接的集中质量；砂轮、推力盘和电机转子均简化为考虑了陀螺效应的刚性圆盘；推力滑动轴承等效为具有角刚度和角阻尼的弹性元件；滚动轴承等效为具有线刚度的弹簧。

具体地，步骤2中所述端面磨削电主轴柔性转子动力学特性计算的具体过程分为以下四步：

步骤2a：建立考虑推力滑动轴承倾斜效应的改进传递矩阵：