数控车床及其主轴部件简述数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。67746

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

    数控车床是数控机床的主要品种之一。它是一种高精度、高效率的自动化机床，配备多工位刀塔或动力刀塔，具有广泛的加工工艺性能，主要用于加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。数控车床在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

    主轴部件是整个机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件等组成。机床工作时，由主轴带动工件直接参与表面的成形运动。主轴部件的性能对加工质量和生产效率有着重要的影响。

1.2有限元分析及优化设计

    有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）：利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。

    以往，国内的机床设计往往是经验设计。机床结构的设计计算一直沿用一般的结构计算方法。虽然这些计算公式的导出大多是依据强度方面的理论分析，并辅以试验方法和测试技术的研究，具有一定的科学依据和可靠性。由于机床结构比较复杂，仅凭简单的计算工具，在计算时要对计算模型进行很多简化，致使计算精度较差。由于计算繁冗，时间耗费大，有些项目甚至无法计算。因而长期以来，在许多情况下仍沿用外推或类比的方法进行机床结构的设计。上述比较传统的方法获得的计算结果大多用于不同结构性能的定性分析和比较。而在实际结构设计时，仍取较大的安全系数，结果使结构尺寸和重量加大，不能很好地发挥材料的潜能，机床结构性能难以提高，特别是在加工中心主轴部件设计时，没有有效的计算方法，就无法对结构方案设计提供可靠的依据，只能依靠以往的经验进行局部修正，无法进行优化设计。论文网

    而采用有限元分析，则是通过对机床主轴静、动态特性的有限元分析，为改善机床主轴的静、动态特性提供必要的理论依据和数据，在产品设计阶段就能对主轴部静、动态特性作出符合实际的预测并提出改进方案，并在短时间内作出多种方案比较，选择合适的方案，完成对主轴部件的结构优化设计。这种建立机床主轴有限元模型进行优化设计的方法可以直观地看到主轴的最大应力、应变位置，从而可以有针对性地进行优化设计，进而提高产品一次设计成功率，缩短产品开发周期，提高产品的设计水平。 

1.3研究意义

    数控技术和数控装备是各个国家工业现代化的重要基础。随着数控技术的不断发展及应用范围的不断扩大，在一些关乎国计民生的重要行业(医疗、IT、汽车、轻工等)，数控技术发挥着愈加重要的作用。21世纪以来，随着国家对装备制造业的大力支持，我国数控机床产业的技术水平不断提高，但由于我国的数控技术起步较晚，相对于其他完成数控机床产业化进程的发达国家，我国数控机床技术仍有很大的发展空间。

    主轴部件是数控车床的重要组成部分，主轴直接影响到机床的加工精度、表面质量和加工效率。随着现代技术的不断发展，对加工设备有了更高的要求。作为机床的重要组成部分主轴系统需要具备宽转速范围、高精度、高刚度、低振动、低噪声和低形变的特性。同时还要具备抵抗受迫和自激振动的能力。因此数控车床主轴部件的结构优化设计对提高数控车床加工质量和效率有着现实的意义。