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工具機高速主軸之性能測試與分析

為了解決speed master機油的問題，作者郭慶祥 這樣論述：

摘 要 高速切削已經逐漸成為機械加工的主流，要達成此一目標，工具機主軸的轉速勢必要提昇，但主軸高速運轉時，溫昇變形、迴轉精度及靜動剛性的問題，必須加以克服，才能提昇加工精度。但軸承在高速運轉下的動態負荷及溫昇乃是提高轉速的主要障礙，如何選擇適當的軸承配置和預壓量，以及提昇潤滑技術來減少軸承的發熱量，同時又能維持足夠的剛性，以抑制結構變形及顫振(chatter)，將是工具機主軸突破轉速限制的關鍵。 由於主軸轉速提高，傳統的油脂潤滑(grease lubrication)方式已無法應用於高速主軸，取而代之的將是新式的潤滑方式，而其中油氣潤滑(oil-air

lubrication)系統具備了油量控制精確、低消耗功率和低污染等優點，乃高速主軸較理想的潤滑方式。但是油氣潤滑系統採用每隔一段時間供給一定量潤滑液的方式，為了要達到軸承所需要的潤滑區域，必須精確地控制供油量，所以要在這種間歇式的供油條件下維持穩定的供油狀況並不容易。另外，軸承預壓量也是影響主軸動態性能的重要因素，預壓量會影響到主軸剛性，而造成的溫昇熱變形，也會使軸承預壓量再度改變，而這些因素都會影響主軸的動態迴轉精度。這些參數及特性之間的關係，是急需探討和研究的。 綜觀以前的參考文獻可以發覺，以往的研究大多針對油氣潤滑軸承，或是簡易的測試用主軸進行分析，而且測試的結果

並不完整，因此本研究將對商用的工具機油氣潤滑主軸，進行動態性能的測試與分析，探討供油參數及主軸受動態切削負荷下之溫昇熱變形，並改變軸承預壓量，分析預壓量與主軸靜動剛性、溫昇熱變形及迴轉精度之關係。除了進行實際的測試外，在本研究中亦利用有限元素的分析方法與實驗值比對，以建立完整分析技術，以供業界在設計主軸時的參考。 關鍵詞：油氣潤滑主軸、溫昇變形、動態迴轉精度、軸承預壓、 靜剛性、動剛性。