【正文】 received in revised form 20 January 2003。③ 對電主軸的噪聲進(jìn)行了測試。本文在現(xiàn)有可借鑒的資料基礎(chǔ)上，對課題作了高速電主軸回轉(zhuǎn)精度、靜剛度、噪聲等方面的測試方法進(jìn)行研究，并進(jìn)行了相關(guān)測試實(shí)驗(yàn)，取得了以下研究結(jié)果。在電主軸所能達(dá)到的各個(gè)轉(zhuǎn)速下測定噪聲。測試環(huán)境圖和測試點(diǎn)位置圖 測試環(huán)境圖 The picture of test environmental 測試點(diǎn)位置分布圖 The distribution map of test position背景噪聲記錄測試點(diǎn)1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)背景噪聲dB(A)測試數(shù)據(jù)記錄 噪聲測試數(shù)據(jù)第1組（單位：dB(A)） The first data of noise test（dB(A)）主軸轉(zhuǎn)速1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)120007415000 噪聲測試數(shù)據(jù)第2組（單位：dB(A)） The second data of noise test（dB(A)）主軸轉(zhuǎn)速1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)1200015000 噪聲測試數(shù)據(jù)第3組（單位：dB(A)） The third data of noise test（dB(A)）主軸轉(zhuǎn)速1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)1200015000 6萬轉(zhuǎn)電主軸噪聲測試報(bào)告。但由于電主軸的轉(zhuǎn)速很高，且需要專門的油、氣進(jìn)行潤滑，因此測試時(shí)將其剛性地安裝在專用的實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行。 一個(gè)反射面上的自由場稱為半自由場，一般指半消聲室或室外硬地平面上無任何反射物的環(huán)境區(qū)域。本噪聲測試使用的是數(shù)顯程式噪音計(jì)。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是聲級計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵部件，它是一種帶通濾波器，能近似模擬人耳的聽覺特性。實(shí)驗(yàn)室參考標(biāo)準(zhǔn)1型177。 聲級的運(yùn)算 在噪聲測試時(shí)常遇到多個(gè)噪聲源聲級的相加、相減和求平均值的運(yùn)算。倍頻程是指頻率的上下限之比為f2／f1＝2：1的頻帶。 聲強(qiáng)級與聲功率級 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)具有一定的能量。當(dāng)機(jī)械振動(dòng)在空氣中傳播時(shí)，使大氣壓產(chǎn)生一個(gè)壓力波動(dòng)，氣壓波動(dòng)的大小稱為聲壓。在電機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)條件中作為性能指標(biāo)之一，電機(jī)的噪聲已成為一項(xiàng)對電機(jī)產(chǎn)品競爭力有很大影響的性能指標(biāo)[29]。(3) 通過一定的技術(shù)要求和工藝措施，提高零件的加工精度和減小表面粗糙度來增加有效的接觸面積。提高軸承剛性。測試的應(yīng)變值均在軸端變形量為2μm時(shí)測定的。每次測試前均應(yīng)使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)后才能開始測試數(shù)據(jù)。 靜剛度的測試方法研究由于電主軸的剛度數(shù)值目前尚未有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)GB/T 1357492[28]《金屬切削機(jī)床 靜剛度檢驗(yàn)通則》：在各類型機(jī)床靜剛度標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定以下內(nèi)容： 在檢驗(yàn)機(jī)床靜剛度時(shí)機(jī)床部件的位置（要求處于常用位置）及夾緊或非夾緊狀態(tài)。而同樣大小尺寸的套筒，其靜剛度數(shù)值隨著最高轉(zhuǎn)速高低而變化，一般最高轉(zhuǎn)速高的剛度小于最高轉(zhuǎn)速低的靜剛度。 主軸部件剛度 Spindle ponents stiffness主軸部件靜剛度K可表示為 ()式中 K－主軸部件靜剛度（N/μm） Fz－主軸上的作用力（N） y －主軸變形（線位移）（μm）有時(shí)為了便于表示主軸受力與變形的關(guān)系，可以用柔度C（μm/ N）來表示單位力所引起的變形，如下式C=1/K=y/Fz ()主軸部件靜剛度是主軸軸承和支承軸剛度的綜合反映。、。由于距離旋轉(zhuǎn)軸線越遠(yuǎn)時(shí)，端面跳動(dòng)有增加的趨勢，因此應(yīng)在距軸線最遠(yuǎn)的圓周上檢驗(yàn)。端面跳動(dòng)是表面和旋轉(zhuǎn)軸線各種誤差的組合（hhh3）。（6）主軸形狀誤差。（2）軸線的徑向偏擺誤差。 非接觸式原理圖 The schematic diagram of noncontact method LMS測試系統(tǒng) The LMS test system The noncontact radial runout test picture 測試數(shù)據(jù)，傳感器采樣時(shí)間間隔為200μs,采樣點(diǎn)數(shù)為6400個(gè)。 使主軸達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度。它既不表示主軸作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡, 也不表示主軸在工作后加工出來的工件輪廓。為此，高速電主軸的生產(chǎn)對設(shè)計(jì)水平、制造工藝、工人技藝和裝配環(huán)境的潔凈度和恒溫控制等均有極為嚴(yán)格的要求，并不是任何一制造企業(yè)都能夠生產(chǎn)精度合格、運(yùn)轉(zhuǎn)安全、壽命長的電主軸。 軟件環(huán)境操作系統(tǒng)：WindowsXP程序控制軟件：LMS Test LAB 7A重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電主軸回轉(zhuǎn)精度的測試2 電主軸回轉(zhuǎn)精度的測試機(jī)床主軸是工件或刀具的位置基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，它的誤差直接影響著機(jī)床的整機(jī)性能和被加工工件的加工精度。我國在高速主軸單元技術(shù)各項(xiàng)性能指標(biāo)方面與國外相比差距較大，從而嚴(yán)重阻礙我國高速高精度數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，削弱了在國際市場上的競爭力。000m以上，我國則多在100N000 r/min，最大輸出轉(zhuǎn)矩為85 N高速加工的研究目標(biāo)已轉(zhuǎn)移到難加工材料的切削加工上。通過對電主軸的各種測試實(shí)驗(yàn)，能夠掌握該主軸的各種性能參數(shù)，這些參數(shù)在對用戶的使用過程中將起到極大的作用，使用戶能在生產(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)不同的生產(chǎn)情況更好地將該設(shè)備到達(dá)最佳狀態(tài)，從而給使用單位帶來直接的、可觀的、顯著的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)今世各國都競相發(fā)展自己的高速加工技術(shù)，并成功應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都把機(jī)床的高速化作為重要的發(fā)展目標(biāo)，高速加工機(jī)床的發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。高速切削的理論是20世紀(jì)20年代末由德國的切削物理學(xué)家薩洛蒙（Carl Salomon）博士提出的。在以高科技產(chǎn)業(yè)為主要支柱，智力資源為主要依托的知識經(jīng)濟(jì)條件下，制造業(yè)正在發(fā)生著質(zhì)的飛躍。對徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)的測試中采用了接觸式和非接觸式的方法分別進(jìn)行，并繪制了兩種方式在不同測量截面下的徑向跳動(dòng)曲線，對比發(fā)現(xiàn)用非接觸式測試的精度比接觸式要好；同時(shí)對周期性軸向竄動(dòng)的測試方法采用了短檢驗(yàn)棒法和兩指示器法分別進(jìn)行，通過對比其數(shù)據(jù)的差異，發(fā)現(xiàn)短檢驗(yàn)棒法的測試誤差低于兩指示器法。目前，在國內(nèi)對高速電主軸系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)的測試與評價(jià)尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，均以行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。測試過程中用半球法對高速電主軸在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲分別進(jìn)行了測試，繪制了在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲變化曲線，證明了噪聲隨著主軸轉(zhuǎn)速提高而逐漸上升的結(jié)論。[2]隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，以加快空行程動(dòng)作的速度和提高零件生產(chǎn)過程的連續(xù)性等為目的的縮短輔助工時(shí)的技術(shù)手段已達(dá)到極限。同時(shí)，切削力也會(huì)大幅度下降。本課題正是基于此目的來開展的。而主軸單元是決定機(jī)床高速化和高精度的關(guān)鍵部分，始終是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在研制轉(zhuǎn)速高達(dá)250 000r/min的實(shí)用主軸。N從總體上講，國產(chǎn)電主軸的研制、應(yīng)用和發(fā)展受各種條件的制約，使其各項(xiàng)性能指標(biāo)同國外先進(jìn)產(chǎn)品相比較差距較大，處于相對落后狀態(tài)，因此對其性能進(jìn)行深入、廣泛的研究具有重要的意義。r/min，國內(nèi)電主軸多在15國外電主軸多采用轉(zhuǎn)速高、剛度大的陶瓷軸承和液體動(dòng)靜壓軸承，特殊情況下采用氣體軸承和磁懸浮軸承；國內(nèi)則多采用鋼質(zhì)軸承，近年來也采用陶瓷球混合軸承，但數(shù)量不多，研究不夠，不能滿足電主軸轉(zhuǎn)速日益提高的要求。提出了靜剛度中的徑向剛度和軸向剛度的測試方法，并對實(shí)驗(yàn)中的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析以供參考。所以，對主軸回轉(zhuǎn)精度的測試與研究歷來被人們所重視。這種方法雖然簡單, 但測得的徑向跳動(dòng)中既包含有主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向運(yùn)動(dòng), 又有錐孔相對于回轉(zhuǎn)軸線的偏心(即每轉(zhuǎn)偏擺一次的偏心量) , 二者無法加以區(qū)分。它不但形象地預(yù)測被加工零件的圓度和表面粗糙度, 而且可以直觀地計(jì)算出主軸回轉(zhuǎn)精度值。 The radial runout測試過程中采用了激光反射式三角位移傳感器（）對其進(jìn)行檢測。雖然兩組數(shù)據(jù)有些偏差，但總體趨勢都反映了主軸回轉(zhuǎn)精度的特性。如：軸承內(nèi)滾道變形、不圓度超差、粗糙度和滾動(dòng)體尺寸誤差大等。 與軸線距離d的端面跳動(dòng)用垂直于軸線的兩平面間的距離h表示。它是由于該面對旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差所造成的。當(dāng)用預(yù)加負(fù)荷推力軸承時(shí)，不必對主軸加力。測試過程又分別用了兩個(gè)傳感器測試不同位置的跳動(dòng)值，以對比其變化趨勢。過低的靜剛性會(huì)降低切削生產(chǎn)率、加工精度和工件表面粗糙度，引起直波形和螺旋線缺陷。 影響加工表面質(zhì)量 剛度差的機(jī)床，在切削中表面容易產(chǎn)生振紋，使表面質(zhì)量惡化。 相對位移量的最大允許值。 用螺旋式千斤頂進(jìn)行施力，用力傳感器進(jìn)行測試。測試的應(yīng)變值均在軸端變形量為2μm時(shí)測定的。 提高主軸系統(tǒng)剛性的措施通過以上分析可以看出，主軸系統(tǒng)的剛度對加工過程的影響非常大，因此提高其剛性將具有及其重要的意義。提高軸承的接觸剛性措施：(1) 減小層次，因?yàn)槎嘁粋€(gè)層次就多一個(gè)結(jié)合面，會(huì)增加接觸變形。這既反映了電主軸工作的實(shí)際需要，又與轉(zhuǎn)速高時(shí)預(yù)加載荷較小有關(guān)。電機(jī)實(shí)際負(fù)載運(yùn)行情況下的噪聲特性十分復(fù)雜，也給電機(jī)噪聲的測試帶來了困難。為了便于量度和計(jì)算，實(shí)用上常用聲壓級來表示聲音的大小。 頻譜 人耳可聞聲音的頻率范圍為20Hz~20kHz。響度級也是用響度的相對值的對數(shù)量來定義的。多次測試求取聲壓級的平均值時(shí)，可用下式計(jì)算： ()式中，n為測試次數(shù)。聲級計(jì)主要由傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波和顯示等部分組成。用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測試的聲級稱為A聲級，記作LA或dB(A)。不同的測試環(huán)境構(gòu)成了不同的聲場條件。 背景噪聲修正值（單位：dB(A)） The revised of background noise 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)測得的噪聲級與背景噪聲級之差45678910修正值K1(從總的噪聲級讀數(shù)中減去的dB數(shù))重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 電主軸靜噪聲測試 電機(jī)噪聲測點(diǎn)配置方法及其應(yīng)用范圍 The scope of application of motor noise measurement point configuration測點(diǎn)配置方法電機(jī)軸中心高H/mm電機(jī)長度L/軸中心高H測點(diǎn)測試半徑r/m測點(diǎn)測試半徑R/m第1~4測點(diǎn)高度/mm測點(diǎn)與電機(jī)外殼距離d/m測點(diǎn)數(shù)測試面積S/m2半球法H≤90≤250490＜H≤22515半橢球面法＞15等效矩形包絡(luò)面法H＞225H15 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 電主軸噪聲測試 電主軸噪聲測試報(bào)告 。在電主軸所能達(dá)到的各個(gè)轉(zhuǎn)速下測定噪聲。在空載穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測試。但由于測試環(huán)境的限制（如空壓機(jī)、水泵）不可能完全處于半自由場進(jìn)行測試，因此其測試數(shù)據(jù)存在一定的誤差。② 提出了電主軸靜剛度中的徑向剛度和軸向剛度的測試方法。特別是康輝民師兄，在我整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中你都陪伴在我的身邊，在此向你們表示真誠的感謝！衷心感謝在百忙中對我論文評閱和參加答辯的各位專家、教授。 accepted 2 April 2003.[9] A Highspeed VectorControlled Spindle Motor Drive with Closed Transition Between with Encoder Control and without Encoder Control[10] Tsuneo Kume, Member, IEEE, Toshihiro Sawa, Member, IEEE, Toshitaka Yoshida, Mitsujiro Sawamura, and Mitsuo Sakamoto.[11] ABOUT THE DESIGN OF VERY HIGH FREQUENCY INDUCTION MOTORS FOR SPINDLE ,