高速磨削電主軸溫升及動力學(xué)特性研究.pdf

1、以高切削速度、高進給速度、高加工精度為主要特征的高速切削和高速加工是當(dāng)今先進制造技術(shù)之一。高速高精度數(shù)控機床是實現(xiàn)高速加工的關(guān)鍵因素，而高速主軸是高性能機床的核心部件。隨著電氣傳動技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡化，基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件

2、從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。 電主軸單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱態(tài)特性和動態(tài)特性在很大程度上決定了高速數(shù)控機床的加工質(zhì)量和切削能力，也是影響其加工精度的重要因素。對主軸單元進行熱態(tài)特性和動態(tài)特性的研究，對進一步提高高速機床的工作性能有十分重要的意義。 本文以高速磨削類加工數(shù)控機床用電主軸為研究對象，以實現(xiàn)電主軸的高速、高精度為目標(biāo)，采用有限元方法，運用ANSYS軟件，對電主軸的

3、熱態(tài)特性和動態(tài)特性進行研究，具體工作如下： (1)分析了電主軸的結(jié)構(gòu)特點，對主軸電機、主軸軸承、軸承潤滑系統(tǒng)、電機定子的油-水熱交換系統(tǒng)等關(guān)鍵部件進行了研究；并針對電主軸結(jié)構(gòu)中的一個重要設(shè)計參數(shù)--電機與主軸的過盈量配合進行了分析計算。 (2)分析了電主軸的傳熱機制，根據(jù)實際工況對電主軸工作時的熱源及各部分的傳熱系數(shù)進行了計算，在此基礎(chǔ)上，利用大型有限元軟件ANSYS對本課題中所研究的主軸單元進行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，研究