臥 式加工中心因具有加工精度高、柔性好等特 點,被廣泛用于礦用挖掘機、礦用運輸車等采礦裝備的零件加工,其熱態特性直接影響到機械零件的加工精度,進而影響礦山機械的性能。
對某型臥式數控車床進行了熱瞬態仿真,提取若干關鍵節點的溫度變化數據,并做了進一步探究;考慮幾個特殊結合面的熱阻對熱變形的影響,并通過數字仿真驗證了熱阻模型;在電主軸熱力耦合模型基礎上建立了熱參數與誤差的回歸模型,通過試驗驗證該方法的可靠性;以加工中心電主軸熱源的發熱原理作為切入點,對主軸溫升給系統熱動態特性帶來的影響進行了深入探究,并提出了改進建議;通過對電主軸進行一維傳熱分析的方法,發現主軸溫升與熱變形并不能達到一種絕對的穩態,而是動態變化的。通過 FEA 的方法來模擬主要內部熱源軸承、電機以及皮帶的對機床熱變形的影響;S. M. Kim 等人[7]提出了一種預測主軸軸承系統熱彈性變化的仿真方法,并最終得到了考慮熱參數的主軸箱設計優化參數。
筆者以某型臥式加工中心的主軸系統為研究對象,對臥式加工中心主軸系統進行熱穩態分析和熱結構耦合分析,探究主軸溫升的情況與規律,同時探究主軸熱變形情況,為臥式加工中心優化和改進提供參考和依據。
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結 語
通過對主軸系統熱源、熱邊界條件的分析和計算,并對主軸系統進行了熱穩態分析和熱結構耦合分析。根據分析結果,主軸系統的前軸承發熱量比較大,可以考慮適當增大油氣潤滑的進氣量,并適當增大冷卻液的流量或者增大冷卻套的冷卻槽橫截面積,以達到更好的冷卻效果。主軸系統會隨溫升產生熱變形,尤其是主軸前端的熱變形會直接影響裝夾刀具時刀具在軸向和法向的相對位置,從而引起加工誤差。