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加工中心廠家的立式加工中心主軸高速發(fā)熱的精度分析
閱讀：405 發(fā)布時(shí)間：2021-11-6
加工中心廠家的立式加工中心主軸高速發(fā)熱的精度分析：
(1)立式加工中心主軸瞬態(tài)溫度場(chǎng)
立式加工中心心使用 FLIＲ 紅外熱像儀對(duì)測(cè)試部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需確定被測(cè)物體的發(fā)射率、反射溫度、測(cè)量距離和環(huán)境的相對(duì)濕度。由于紅外熱像儀對(duì)被測(cè)物體表面的反射率等較敏感，因此需在關(guān)鍵點(diǎn)處貼上膠布，降低表面反射率，同時(shí)可以使表面反射率具有一致性，提高測(cè)試精度。 除利用溫度傳感器對(duì)敏感位置進(jìn)行溫升測(cè)試外，輔以紅外熱像儀對(duì)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)進(jìn)行溫度場(chǎng)采集，可有效了解溫度分布狀況以及主要熱源的熱平衡狀況。瞬態(tài)溫度場(chǎng)關(guān)注系統(tǒng)的溫度隨時(shí)間變化情況
整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中主軸上主要關(guān)鍵點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化情況見圖 。從圖中曲線的走勢(shì)看，主軸系統(tǒng)在開始的一個(gè)小時(shí)的時(shí)間里溫度上升較快，接下來(lái)的一個(gè)小時(shí)里溫升較緩和，然后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由溫升曲線可知，在主軸以 3000r/min 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 4 個(gè)小時(shí)期間，主軸軸端的溫升較為一致，主軸溫升較快，溫升大概 10℃左右。圖 7 是溫度傳感器的溫度—時(shí)間曲線，圖中最下部的曲線表示環(huán)境溫度，由圖中溫度測(cè)點(diǎn) 1—5 溫度—時(shí)間變化曲線可見，溫升趨勢(shì)明顯，并且不同測(cè)點(diǎn)具有相同的變化趨勢(shì)。主軸溫升和熱變形在經(jīng)過(guò)2 h 10 min 后基本達(dá)到熱穩(wěn)定，與中小立式加工中心一般 4 h的平均熱平衡時(shí)間相比，被測(cè)立式加工中心更快達(dá)到熱穩(wěn)定，立式加工中心的熱態(tài)性能優(yōu)異。另外，與熱像儀測(cè)試獲得的溫升曲線比較發(fā)現(xiàn)，兩種溫度測(cè)量方式得到的結(jié)果一致。
(2)立式加工中心主軸熱變形
測(cè)試時(shí)，立式加工中心主軸安裝一熱敏感較低的檢棒，熱變形測(cè)試時(shí)每隔 10s 采集一次數(shù)據(jù)。主軸熱變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)受檢棒本身精度及檢棒和立式加工中心主軸連接后的裝配精度影響很大，檢棒與主軸連接后，其隨主軸旋轉(zhuǎn)的跳動(dòng)(包括徑向跳動(dòng)和端跳)越小，測(cè)試結(jié)果的精度越高;反之則會(huì)降低測(cè)試精度。主軸熱變形測(cè)試使用 API 主軸誤差測(cè)試和分析系統(tǒng)，系統(tǒng)自帶溫度傳感器。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，主軸在 X 方向的熱變形分別為:近主軸端在立式加工中心設(shè)計(jì)中應(yīng)注意改善結(jié)構(gòu)，優(yōu)先考慮對(duì)稱布局，并且可通過(guò)加大熱敏感方向的通風(fēng)、冷卻來(lái)達(dá)到抑制目的。此外，也可在熱敏感方向布置熱源，通過(guò)熱平衡方法達(dá)到變形的抵消。
(1)立式加工中心主軸瞬態(tài)溫度場(chǎng)
立式加工中心心使用 FLIＲ 紅外熱像儀對(duì)測(cè)試部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需確定被測(cè)物體的發(fā)射率、反射溫度、測(cè)量距離和環(huán)境的相對(duì)濕度。由于紅外熱像儀對(duì)被測(cè)物體表面的反射率等較敏感，因此需在關(guān)鍵點(diǎn)處貼上膠布，降低表面反射率，同時(shí)可以使表面反射率具有一致性，提高測(cè)試精度。 除利用溫度傳感器對(duì)敏感位置進(jìn)行溫升測(cè)試外，輔以紅外熱像儀對(duì)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)進(jìn)行溫度場(chǎng)采集，可有效了解溫度分布狀況以及主要熱源的熱平衡狀況。瞬態(tài)溫度場(chǎng)關(guān)注系統(tǒng)的溫度隨時(shí)間變化情況
整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中主軸上主要關(guān)鍵點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化情況見圖 。從圖中曲線的走勢(shì)看，主軸系統(tǒng)在開始的一個(gè)小時(shí)的時(shí)間里溫度上升較快，接下來(lái)的一個(gè)小時(shí)里溫升較緩和，然后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由溫升曲線可知，在主軸以 3000r/min 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 4 個(gè)小時(shí)期間，主軸軸端的溫升較為一致，主軸溫升較快，溫升大概 10℃左右。圖 7 是溫度傳感器的溫度—時(shí)間曲線，圖中最下部的曲線表示環(huán)境溫度，由圖中溫度測(cè)點(diǎn) 1—5 溫度—時(shí)間變化曲線可見，溫升趨勢(shì)明顯，并且不同測(cè)點(diǎn)具有相同的變化趨勢(shì)。主軸溫升和熱變形在經(jīng)過(guò)2 h 10 min 后基本達(dá)到熱穩(wěn)定，與中小立式加工中心一般 4 h的平均熱平衡時(shí)間相比，被測(cè)立式加工中心更快達(dá)到熱穩(wěn)定，立式加工中心的熱態(tài)性能優(yōu)異。另外，與熱像儀測(cè)試獲得的溫升曲線比較發(fā)現(xiàn)，兩種溫度測(cè)量方式得到的結(jié)果一致。
(2)立式加工中心主軸熱變形
測(cè)試時(shí)，立式加工中心主軸安裝一熱敏感較低的檢棒，熱變形測(cè)試時(shí)每隔 10s 采集一次數(shù)據(jù)。主軸熱變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)受檢棒本身精度及檢棒和立式加工中心主軸連接后的裝配精度影響很大，檢棒與主軸連接后，其隨主軸旋轉(zhuǎn)的跳動(dòng)(包括徑向跳動(dòng)和端跳)越小，測(cè)試結(jié)果的精度越高;反之則會(huì)降低測(cè)試精度。主軸熱變形測(cè)試使用 API 主軸誤差測(cè)試和分析系統(tǒng)，系統(tǒng)自帶溫度傳感器。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，主軸在 X 方向的熱變形分別為:近主軸端在立式加工中心設(shè)計(jì)中應(yīng)注意改善結(jié)構(gòu)，優(yōu)先考慮對(duì)稱布局，并且可通過(guò)加大熱敏感方向的通風(fēng)、冷卻來(lái)達(dá)到抑制目的。此外，也可在熱敏感方向布置熱源，通過(guò)熱平衡方法達(dá)到變形的抵消。