鏜銑加工中心主軸部件熱特性分析
鏜銑加工中心主軸部件熱特性分析 中文摘要 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高,，為機(jī)床行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，也帶來了新的挑 戰(zhàn),。高精密精工機(jī)床己經(jīng)占據(jù)了我國制造業(yè)以及其他相關(guān)行業(yè)的基礎(chǔ)地位,。機(jī)床的加 工精度主要通過減小加工誤差來實(shí)現(xiàn)。在減小加工誤差的研宄過程中發(fā)現(xiàn),，機(jī)床熱變 形誤差在機(jī)床總加工誤差中占據(jù)了相當(dāng)大的比重。所以,，探宄如何降低機(jī)床的熱變形 誤差就顯得十分重要,。主軸及其部件是臥式鏜銑加工中心的核心組成部分，而它在熱 源作用下的熱特性,，直接影響到機(jī)床的加工精度,。所以，對(duì)機(jī)床主軸部件進(jìn)行熱特性 分析,，對(duì)減小加工誤差,，提高機(jī)床加工精度具有重要的理論以及工程應(yīng)用價(jià)值。 本文以TH6213臥式鏜銑加工中心的主軸箱及其關(guān)鍵功能部件為研宄對(duì)象，借助 有限元分析方法,，通過熱源分析,、發(fā)熱量計(jì)算以及數(shù)值模擬，得到主軸,、ZF減速箱,、 主軸箱的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場分布以及相應(yīng)熱變形量大小,，結(jié)合實(shí)際溫度測量跑車試驗(yàn) 為主軸部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及熱誤差的補(bǔ)償提供依據(jù),。 本文主要工作如下： 0. 建立了鏜銑加工中心主軸及其關(guān)鍵功能部件的熱特性分析有限元模型；通過 模型簡化等手段對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化,，并且應(yīng)用整體劃分,、局部細(xì)化的方法對(duì)模型進(jìn)行了 有限元網(wǎng)格劃分。 1. 分析了主軸及其部件的發(fā)熱規(guī)律,，確定了主要熱源一主軸軸承,；計(jì)算發(fā)熱量 作為主軸熱特性分析的外加載荷，計(jì)算模型各對(duì)流表面的對(duì)流換熱系數(shù)作為有限元分 析的邊界條件,。 2. 對(duì)主軸,、ZF減速箱以及主軸箱整體進(jìn)行溫度場有限元仿真分析，得到溫度場 分布以及穩(wěn)態(tài),、瞬態(tài)溫度場變化規(guī)律：從穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果可以得出系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)的 溫度場分布,；從主軸瞬態(tài)溫度變化曲線中可以得出，主軸系統(tǒng)溫度曲線平滑,，初始溫 度變化率較大,，逐漸趨于平穩(wěn)，約在9600s左右達(dá)到熱平衡,；各主軸軸承位置溫度最 高達(dá)45.456°C,，出現(xiàn)在負(fù)載最高的三號(hào)軸承位置;而對(duì)稱溫度場分布則驗(yàn)證了 TH6213