1.一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，包括如下步驟，
步驟1，建立主軸受力模型；通過(guò)在主軸前端施加徑向載荷，對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行載荷分析，計(jì)算得到主軸在不同徑向力作用下各軸承所受支反力；
步驟2，建立軸承五自由度力學(xué)模型；計(jì)算出每個(gè)軸承在步驟1中對(duì)應(yīng)支反力作用下的徑向剛度，從而得到各軸承在當(dāng)前徑向力作用下的徑向剛度；
步驟3，建立主軸動(dòng)力學(xué)有限元模型，將當(dāng)前徑向力作用下所有軸承的徑向剛度添加到主軸動(dòng)力學(xué)有限元模型中主軸相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上；在不同轉(zhuǎn)速下，進(jìn)行動(dòng)剛度分析，求出主軸前端動(dòng)剛度，得到當(dāng)前徑向力作用下主軸前端動(dòng)剛度和所有軸承徑向剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
步驟4，建立主軸前端動(dòng)剛度和所有軸承徑向剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)變換徑向載荷，多次重復(fù)步驟1到步驟3，分析得到不同轉(zhuǎn)速下，不同徑向力作用下，主軸前端動(dòng)剛度和所有軸承徑向剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而建立對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；
步驟5，通過(guò)主軸動(dòng)剛度實(shí)驗(yàn)，在主軸前端施加測(cè)試徑向載荷，測(cè)試得到設(shè)定轉(zhuǎn)速下主軸前端的動(dòng)剛度，將得到的動(dòng)剛度輸入到步驟4中得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢(xún)，得到主軸在實(shí)際加工過(guò)程中考慮各軸承受載情況下所有軸承的徑向剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟1中，對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行載荷分析時(shí)，具體步驟如下，
首先，對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，以主軸前端受力處、軸徑變化處以及所有軸承支撐點(diǎn)處為節(jié)點(diǎn)，相鄰節(jié)點(diǎn)之間的部分為一個(gè)單元；
然后，計(jì)算得到每一個(gè)單元的剛度矩陣；將所有單元的剛度矩陣疊加得到主軸系統(tǒng)的總體剛度矩陣；
最后，由主軸系統(tǒng)的受力平衡方程得到每個(gè)軸承對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的支反力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟2的具體步驟如下，
首先，將預(yù)設(shè)好的轉(zhuǎn)速和步驟1中求解得到的每個(gè)軸承支反力作用在軸承五自由度力學(xué)模型中，根據(jù)Harris軸承五自由度軸承理論，建立軸承五自由度擬靜力學(xué)剛度模型；
然后，根據(jù)五自由度擬靜力學(xué)剛度模型，求解得到每個(gè)軸承的五自由度剛度矩陣，由此得到軸承在相應(yīng)支反力下和預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速下的徑向剛度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟3中通過(guò)主軸動(dòng)力學(xué)有限元模型對(duì)主軸的動(dòng)剛度進(jìn)行分析的具體步驟如下，
步驟3.1，主軸預(yù)處理，將孔、槽和螺紋按實(shí)體處理，將各處倒角簡(jiǎn)化成直角，忽略退刀槽；
步驟3.2，軸承等效處理，將每個(gè)軸承等效為四個(gè)徑向分布的彈簧單元；其中，彈簧長(zhǎng)度為軸承的內(nèi)外圈半徑之差，彈簧位置在主軸軸線和軸承法線的交點(diǎn)上；彈簧單元的剛度為步驟2中計(jì)算得到的軸承剛度矩陣；
步驟3.3，主軸載荷施加，在主軸前端施加徑向負(fù)載并且設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速與第二步驟中的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速；在主軸前端添加偏心質(zhì)量，對(duì)主軸進(jìn)行動(dòng)剛度分析，得到主軸前端動(dòng)剛度計(jì)算模型如下，
其中，m為偏心質(zhì)量，e為偏心質(zhì)量的重心相對(duì)于主軸回轉(zhuǎn)中心的偏心距，ω為主軸轉(zhuǎn)速，δ為主軸前端的徑向位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟4的具體步驟如下，
根據(jù)步驟1到步驟3中得到的主軸前端動(dòng)剛度計(jì)算模型，通過(guò)設(shè)置不同的主軸轉(zhuǎn)速和彈簧單元的剛度來(lái)計(jì)算主軸前端的動(dòng)剛度，從而建立起主軸前端動(dòng)剛度和軸承徑向剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟5的具體步驟如下，
采用動(dòng)平衡儀對(duì)主軸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡測(cè)量試驗(yàn)，得到主軸的質(zhì)心偏移量，采用位移傳感器得到相應(yīng)轉(zhuǎn)速下主軸前端的徑向位移，根據(jù)主軸前端動(dòng)剛度計(jì)算模型得到主軸前端的動(dòng)剛度，把得到的動(dòng)剛度輸入到步驟4得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢(xún)，得到主軸在實(shí)際加工過(guò)程中考慮各軸承受載情況下所有軸承的徑向剛度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機(jī)床主軸軸承徑向非線性剛度的確定方法，其特征在于，步驟5中動(dòng)平衡測(cè)量試驗(yàn)時(shí)，在主軸前端安裝質(zhì)量為m的配重螺釘(4)，配重螺釘(4)的重心與主軸(1)回轉(zhuǎn)中心的偏心距為e；在配重螺釘(4)前端平面為測(cè)量平面，在測(cè)量平面內(nèi)沿Y方向布置位移傳感器(5)，位移傳感器(5)垂直主軸(1)軸線并與徑向外載荷施加方向一致，以測(cè)量主軸(1)徑向位移；在主軸(1)前端選取施加外載荷作用點(diǎn)，作用點(diǎn)處安裝有一軸承(3)，軸承(3)內(nèi)圈與主軸(1)固定，外圈與液壓缸(2)接觸，液壓缸(2)施加徑向外載荷，作用力方向?yàn)閅方向；啟動(dòng)主軸(1)設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為ω，待主軸(1)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，讀取位移傳感器(5)示數(shù)，通過(guò)信號(hào)采集儀(6)和信號(hào)處理儀(7)將信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)(8)中，根據(jù)主軸前端動(dòng)剛度計(jì)算模型得到主軸前端動(dòng)剛度。