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 工業發展水平的不斷提高，為機床行業的發展帶來了新的機遇，也帶來了新的挑 戰。高精密精工機床己經占據了我國制造業以及其他相關行業的基礎地位。機床的加 工精度主要通過減小加工誤差來實現。在減小加工誤差的研宄過程中發現，機床熱變 形誤差在機床總加工誤差中占據了相當大的比重。所以，探宄如何降低機床的熱變形 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，直接影響到機床的加工精度。所以，對機床主軸部件進行熱特性 分析，對減小加工誤差，提高機床加工精度具有重要的理論以及工程應用價值。 本文以TH6213臥式鏜銑加工中心的主軸箱及其關鍵功能部件為研宄對象，借助 有限元分析方法，通過熱源分析、發熱量計算以及數值模擬，得到主軸、ZF減速箱、 主軸箱的穩態、瞬態溫度場分布以及相應熱變形量大小，結合實際溫度測量跑車試驗 為主軸部件結構的優化設計以及熱誤差的補償提供依據。 本文主要工作如下： 0. 建立了鏜銑加工中心主軸及其關鍵功能部件的熱特性分析有限元模型；通過 模型簡化等手段對其進行了優化，并且應用整體劃分、局部細化的方法對模型進行了 有限元網格劃分。 1. 分析了主軸及其部件的發熱規律，確定了主要熱源一主軸軸承；計算發熱量 作為主軸熱特性分析的外加載荷，計算模型各對流表面的對流換熱系數作為有限元分 析的邊界條件。 2. 對主軸、ZF減速箱以及主軸箱整體進行溫度場有限元仿真分析，得到溫度場 分布以及穩態、瞬態溫度場變化規律：從穩態分析結果可以得出系統達到熱平衡時的 溫度場分布；從主軸瞬態溫度變化曲線中可以得出，主軸系統溫度曲線平滑，初始溫 度變化率較大，逐漸趨于平穩，約在9600s左右達到熱平衡；各主軸軸承位置溫度最 高達45.456°C，出現在負載最高的三號軸承位置;而對稱溫度場分布則驗證了 TH6213