【摘 要】
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滚动轴承作为机床主轴系统核心零部件,为机床主轴的精密加工提供重要支撑,其中轴承刚度是影响机床主轴加工精度和稳定的重要性能指标之一,但目前,国内对轴承刚度参数测试的研究还相对较少。本文在轴承刚度理论分析的基础上,通过试验手段获取主轴和轴承的刚度,对精密机床主轴和轴承的刚度测试技术和方法进行了研究,主要的研究工作如下:1)在考虑滚动体载荷分布的基础上建立了滚动轴承的刚度模型,并进行了刚度模型验证。分析
【基金项目】
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国家重点研发计划课题“精密机床主轴轴承示范应用及工业试验平台”（项目编号:2018YFB2000505）的子课题“精密机床主轴轴承的回转精度与动刚度测试技术研究”；
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滚动轴承作为机床主轴系统核心零部件,为机床主轴的精密加工提供重要支撑,其中轴承刚度是影响机床主轴加工精度和稳定的重要性能指标之一,但目前,国内对轴承刚度参数测试的研究还相对较少。本文在轴承刚度理论分析的基础上,通过试验手段获取主轴和轴承的刚度,对精密机床主轴和轴承的刚度测试技术和方法进行了研究,主要的研究工作如下:1)在考虑滚动体载荷分布的基础上建立了滚动轴承的刚度模型,并进行了刚度模型验证。分析了轴承刚度测试中加载力和位移这两个基本物理量的测试原理和测试方法,并提出了静态和动态测试信号的处理方法,对动态信号的FFT变换进行修正,提高了 FFT变换的精度;2)提出了采用影响系数法获取轴承刚度的试验方法,并在此基础上设计了立式试验台和卧式试验台的方案,并分析了圆度误差和随机误差对测试信号的影响。在卧式试验台上进行了轴承径向刚度的测试,与理论值进行对比,验证影响系数法的正确性和可靠性。正置法测试6206轴承刚度的识别结果与理论值的误差较大,在20%左右,倒置法测试6008轴承刚度的误差较小,在10%以内;在立式试验台上,7006C轴承径向刚度的测试值与理论值之间误差较小,在10%左右;对于7024轴承,轴向刚度测试值与理论值之间的误差较小,在10%左右;3)建立了主轴系统刚度模型,分析了主轴系统刚度和轴承刚度之间的映射关系,结果表明主轴系统刚度是轴承刚度和转子刚度综合作用的结果,而且主轴刚度受前端轴承刚度的影响较大。给出了主轴和轴承刚度同时识别的测试方案,并进行了电磁加载模块的结构设计。对于主轴回转精度的测试,分析了标准球安装偏心误差的分离算法,并且进行了基于标准球法的主轴回转精度试验,获取主轴的回转精度数据。
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