2017年5月23日

臥式鏜銑加工中心的主軸三維建模

機床主軸三維建模TH6213臥式鏜銑加工中心的主軸部件主要由主軸、減速箱、主軸箱體以及其他功能部件組成，如電機、冷卻系統等。主軸對加工精度有著直接的影響，所以本章將加工中心主軸作為研宄對象，對其熱特性進行探宄。加工中心主軸如圖3.1所示，主軸分為內外兩部分，外層是銑軸，軸向位置固定，但是可以與內層一起高速旋轉來完成銑加工過程；內層是鏜軸，可以沿軸向滑動來完成鏜加工過程；內外層之間通過平鍵-鍵槽鏈接，二者一起構成了TH6213臥式鏜銑加工中心的主軸。主軸總長度為2330.5_，直徑為221.4mm的一端用來安裝刀具；直徑為75mm —端與松刀缸配合安裝。在主軸的旋轉過程中，主要熱源為主軸軸承旋轉所產生的熱量，這些熱量以熱傳導的方式，傳遞給主軸并引起溫度的升高。主軸溫度場的分布，與其裝配的各個零件對其都有影響：主軸上安裝的幾個軸承是引起主軸溫升的主要熱源，同時，它們所產生的熱量，除了以熱傳導的方式傳給主軸之外，也有部分熱量傳遞給其他與其有配合接觸的零件；主軸傳動齒輪因摩擦而產生熱量，也會通過熱傳導的方式傳遞給主軸；主軸套筒外端有螺旋形凹槽，其中通有冷卻液，會帶走一部分熱量；主軸箱體與主軸之間也會發生熱量的交換。機床主軸在運轉過程中受到上述熱量的影響，發生熱膨脹、熱收縮等變形，直接地影響了機床的加工精度。所以，本章主要研宄的內容為主軸、主軸軸承、主軸傳動齒輪以及機床主軸箱等零件相互之間的影響，最后，將這些零件的裝配體整體作為有限元熱分析研宄對象，得出機床主軸箱的溫度場分布以及熱變形情況。TH6213臥式鏜銑加工中心采用的是臥式機械主軸箱，如圖3.2所示。主軸通過主軸齒輪與ZF箱中的傳動齒輪相連接，然后通過軸承固定在主軸箱之內，主軸箱通過滑軌與機床床體連接。主軸箱尺寸如圖3.2所示：在機床有限元三維建模過程中，模型中較小的，或者對機床傳熱、散熱不起作用或者作用很小的圓角、螺紋、凸臺、倒角以及細小的溝槽等特征忽略，這樣可以避免在有限元分析過程中，因為這些細小的特征而產生大量的節點和單元，從而有效地縮短計算時間，同時，也保證了有限元模擬分析的精度。

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