高速磨削電主軸溫升及動力學特性研究.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今先進制造技術之一。高速高精度數(shù)控機床是實現(xiàn)高速加工的關鍵因素，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)的機械結構已得到極大的簡化，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”的傳動結構形式，使主軸部件

2、從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。 電主軸單元的結構設計、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，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)分析了電主軸的結構特點，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)等關鍵部件進行了研究；并針對電主軸結構中的一個重要設計參數(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-結構耦合分析，研究