高速加工中心电主轴热态特性研究.pdfVIP

高速 加工 中心 电主轴 热态 特 性研 究木 口 何天经 口 芮执元 口 刘 军 兰州理工大学 机电工程学院 兰州 730050 摘 要 ：高速加工过程 中，由电机生热及滚动轴承的摩擦生热而引起的电主轴的温升及热变形是影响加工 中心精度 的关键 因素 对高速加工 中心电主轴 的热态特性进行 了分析研 究，详细论述 了电主轴 内部两大热源的生机理以及 电主轴 单元的传热机理。最后总结并提出了改善 电主轴单元热态特性的措施。 关键词 ：电主轴 热态特性 生热机制 传热机制 中图分类号：TH161；TG659 文献标识码：A 文章编号 ：1000—4998(2012105—0019—03 Abstract：Duringhighspeedmachining，theexcessivetemperatureriseandthermaldeformationinthemotorizedspindle causedbythemr alexpansionofthemotorandfrictionofrollingbearingsarethekeyhctom affectingtheaccuracyofmachining centers．Inthispaper，wehaveinvestigatedbytheoreticalanalysisin detailsthethermalpropertiesofthemotorized spindle， heatgeneratemechanismsandinternalheattransfermechanisms．Intheendweputforwardthemeasuretoimprovethethermal propertiesofthemotorizedspindle． KeyW ords：MotorizedSpindle TemperatureProperties Heat-generationM echanism HeatTransferM echanism 高速加 工 中心是 现代加 工机 床 中发 展最 快 、应用 功 能部 件 ，具 备 结构 紧 凑 、高 刚 性 、高 转 速 、大 扭 矩 、调 最广泛 的数 控设 备 ， 电主轴 作 为高 速加 工 中心 的核 心 速 范围广 、易 实现 快速 准停 等诸 多 优点 。但 是 ，由于 电 主 轴 内置 电机 的特殊 结构 形式 ，使 得 工作 过程 中轴 承 }国家重大科技专项 (编号：2010ZX04001—032) 收稿 日期 ：2011年 l1月 的摩 擦 生 热 和 电机 自身 的损 耗 发 热 很 难 及 时 散 发 出 种方法 飞 轮片数 太多 ；若采 用等 比级 数法 ，取等 比级 差 和 内环 面 处 的 Mises等 效 应 力 较 大 ，飞 轮 其 他 部 分 A／--2kg·m 。飞轮 的惯 量 L=5x2 kg·m ，飞 轮 片数 凡= Mises等效 应力 较小 ，安 全 系数在 7以上 。所 以 ，可 以考 9，Is=5X2 =640kg·nl，I9=5x2 =1280kg·In ，单个 飞 虑 对 飞轮 的外形 进行 优 化 ，优 化 为工字 型 飞轮 。这样 既 轮转动 惯量 太大 ，很难 实 现 。显 然这 两种 方法 都不 合 能增 大 内环 面 附近材 料 的强 度 ，又可 以减 少材 料 以降 适 。 低 成本 ，进 一 步提 高飞轮 的质 量 能量 密度 、体积 能量 密 现采用 等差 等 比综 合 法确定 飞 轮惯量 ：等 比级 差 度 和价 格 能量 密度 。但 优化 为工 字型 飞轮 会增 加 飞轮 A ／2 kg ·m