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(jī)、礦用運輸車等采礦裝備的零件加工,其熱態(tài)特性直接影響到機(jī)械零件的加工精度,進(jìn)而影響礦山機(jī)械的性能。
對某型臥式數(shù)控車床進(jìn)行了熱瞬態(tài)仿真,提取若干關(guān)鍵節(jié)點的溫度變化數(shù)據(jù),并做了進(jìn)一步探究;考慮幾個特殊結(jié)合面的熱阻對熱變形的影響,并通過數(shù)字仿真驗證了熱阻模型;在電主軸熱力耦合模型基礎(chǔ)上建立了熱參數(shù)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(fā)熱原理作為切入點,對主軸溫升給系統(tǒng)熱動態(tài)特性帶來的影響進(jìn)行了深入探究,并提出了改進(jìn)建議;通過對電主軸進(jìn)行一維傳熱分析的方法,發(fā)現(xiàn)主軸溫升與熱變形并不能達(dá)到一種絕對的穩(wěn)態(tài),而是動態(tài)變化的。通過 FEA 的方法來模擬主要內(nèi)部熱源軸承、電機(jī)以及皮帶的對機(jī)床熱變形的影響;S. M. Kim 等人[7]提出了一種預(yù)測主軸軸承系統(tǒng)熱彈性變化的仿真方法,并最終得到了考慮熱參數(shù)的主軸箱設(shè)計優(yōu)化參數(shù)。
筆者以某型臥式加工中心的主軸系統(tǒng)為研究對象,對臥式加工中心主軸系統(tǒng)進(jìn)行熱穩(wěn)態(tài)分析和熱結(jié)構(gòu)耦合分析,探究主軸溫升的情況與規(guī)律,同時探究主軸熱變形情況,為臥式加工中心優(yōu)化和改進(jìn)提供參考和依據(jù)。
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結(jié) 語
通過對主軸系統(tǒng)熱源、熱邊界條件的分析和計算,并對主軸系統(tǒng)進(jìn)行了熱穩(wěn)態(tài)分析和熱結(jié)構(gòu)耦合分析。根據(jù)分析結(jié)果,主軸系統(tǒng)的前軸承發(fā)熱量比較大,可以考慮適當(dāng)增大油氣潤滑的進(jìn)氣量,并適當(dāng)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(dá)到更好的冷卻效果。主軸系統(tǒng)會隨溫升產(chǎn)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。