基于LabVIEW的陶瓷電主軸檢測(cè)系統(tǒng)研究與實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、電主軸是高速數(shù)控機(jī)床的核心部件，是決定機(jī)床性能的第一要素。電主軸的振動(dòng)特性、模態(tài)特性、溫升特性等都是評(píng)價(jià)電主軸的綜合性能的關(guān)鍵指標(biāo)，這些指標(biāo)直接決定著電主軸的加工精度、穩(wěn)定性、使用壽命，因此，對(duì)這些性能參數(shù)做出準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)電主軸研發(fā)技術(shù)的深入，制造水平的提升，性能及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化有著重要的意義。
　　本文以170SD30型全陶瓷高速電主軸為主要研究對(duì)象，以虛擬儀器LabVIEW為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出一套全陶瓷高速電主軸綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)，

2、該系統(tǒng)包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、溫度檢測(cè)模塊、振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理模塊、溫度場(chǎng)分析模塊、模態(tài)參數(shù)識(shí)別模塊等。目的是為了對(duì)全陶瓷高速電主軸的振動(dòng)、溫升、模態(tài)等方面特性做多角度全方位的檢測(cè)，為電主軸技術(shù)的深入研究和優(yōu)化提供有力的數(shù)據(jù)支持。
　　振動(dòng)信號(hào)采集模塊利用調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軟硬件的兼容，并對(duì)電主軸振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了檢測(cè)；溫度檢測(cè)模塊采用調(diào)用VISA庫(kù)函數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)了LabVIEW對(duì)第三方硬件的通信，并檢測(cè)了電主軸在不同轉(zhuǎn)速下關(guān)鍵部位

3、的溫升變化情況。振動(dòng)信號(hào)采集模塊和溫度檢測(cè)模塊作為檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)采集部分，為溫度場(chǎng)分析模塊及模態(tài)參數(shù)識(shí)別模塊這兩個(gè)分析模塊提供了必要的數(shù)據(jù)來(lái)源。
　　振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理模塊是振動(dòng)信號(hào)采集模塊的輔助模塊，采用數(shù)學(xué)形態(tài)法與傳統(tǒng)濾波器相結(jié)合的方法對(duì)混雜有噪聲的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波降噪以提高其信噪比，通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)的定量分析后，得出使用數(shù)學(xué)形態(tài)法與傳統(tǒng)濾波器相結(jié)合的方法形誤差降低了30.4％～42.8％，且比單一使用一種降噪方法其波形誤差多降低了

4、26.2％。
　　溫度場(chǎng)分析模塊兼有實(shí)時(shí)性和可視性的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了當(dāng)前通用溫度檢測(cè)設(shè)備可視性不強(qiáng)，溫度場(chǎng)分析軟件實(shí)時(shí)性不高的缺點(diǎn)。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)和基于傳熱學(xué)理論的邏輯分析，繪制了電主軸溫度場(chǎng)分布圖，并得出電主軸30000r/min時(shí)內(nèi)部溫度最高處在轉(zhuǎn)子，溫度為102.5℃；軸承滾道部位溫度約為78.65℃，定子溫升為48.95℃的結(jié)論，最后用ANSYS有限元分析軟件求得的溫度場(chǎng)結(jié)果與本模塊的分析相互對(duì)比，結(jié)果驗(yàn)證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。<

5、br>　　模態(tài)參數(shù)識(shí)別模塊采用分量分析法和峰值提取法相互結(jié)合的算法，分析電主軸的模態(tài)特性，在整個(gè)分析過(guò)程中，相互彌補(bǔ)兩種識(shí)別方法的不足，提高識(shí)別精度，最終測(cè)得了全陶瓷高速電主軸前三階固有頻率依次為1315Hz、2640Hz、4795Hz，前三階阻尼比依次為0.245％、0.4702％、0.1063％。
　　綜上，全陶瓷高速電主軸綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)以LabVIEW為軟件平臺(tái)，融合了機(jī)械、通信、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，分別采用兩種編程方