压电驱动器可控预紧力主轴设计及性能分析

• 作者: 孔德帅 张冠伟 张大卫 胡高峰
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 工学
• 关键词: 高速主轴 可控预紧力 压电驱动器 温度控制
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 通用零部件设计
• 页码范围: 743-752
• 页数: 10页
• 分类号: TG502
• 字数: 6736字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2019.00.008

摘要

可控预紧力主轴能够满足高速主轴在整个切削转速范围内热、动特性兼优的要求,已逐步成为智能主轴的重要发展方向.为弥补压电驱动器(piezoelectric actuator,PEA)可控预紧力主轴设计及选型方面的不足,提出一种具有分辨率高、响应快、对切削刚度影响小及结构紧凑等优点的PEA可控预紧力主轴结构.建立了静止状态和运行状态下的角接触球轴承刚度模型,并以此为基础建立了PEA可控预紧力主轴的等效力学模型,得到了预紧机构负载刚度随预紧位移的变化规律.然后,分析了PEA的输出特性,建立了预紧机构的实际输入输出模型,并通过该模型分析了初始预紧力和PEA刚度对预紧力控制区间的影响规律,进而提出了预紧机构设计选型原则.最后,应用提出的主轴结构和预紧机构设计选型原则设计了PEA可控预紧力主轴试验台.试验结果表明预紧力控制分辨率为1.5 N,阶跃响应时间为300 ms,验证了所建预紧机构实际输入输出模型的准确性;温度控制试验结果表明该主轴试验台具有良好的温度调控能力.研究结果可为实际工程中PEA可控预紧力主轴的设计提供指导.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张大卫	天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室	146	2041	26.0	38.0
2	张冠伟	天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室	26	211	8.0	14.0
3	孔德帅	天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室	1	0	0.0	0.0
4	胡高峰	天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室	1	0	0.0	0.0