機床商務(wù)網(wǎng)技術(shù)文章
高速CNC加工中心的電主軸熱誤差與建模
閱讀：226 發(fā)布時間：2020-8-10伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
2電主軸單元的熱態(tài)特性
對于電主軸熱態(tài)特性的研究，我們有一種思路,第一步要找出主要的熱源，第二步要分析出各個熱源傳熱的機制，后_步就是要確定溫度場。當前，比較經(jīng)常用的高速度運轉(zhuǎn)電主軸的結(jié)構(gòu)有后置式和中置式兩種形式。將后置式結(jié)構(gòu)形式的電主軸同中置式結(jié)構(gòu)形式的電主軸相比較,有效改善了后置式軸承的工作環(huán)境，電機轉(zhuǎn)子對軸承的溫度影響很小,并且后置式的結(jié)構(gòu)相對緊密，降低了加工的難度，縮短了后置式主軸的軸向長度，更容易接近主軸的制造精度，它的動平衡也更加容易保證。高速的電主軸運轉(zhuǎn)過程中的熱源，大部分是來自日照輻射、環(huán)境溫度的改變等的外部熱源以及來自切削熱、軸承之間的摩擦、電機功率的損耗的內(nèi)部熱源。通過對環(huán)境恒定溫度的控制，可以減少外部熱源，切削熱對主軸的影響很小，可以忽略它。我們主要分析一下軸承之間的摩擦和電機功率的損耗而產(chǎn)生的熱損耗。內(nèi)外的套圈在作相對的旋轉(zhuǎn)運動時,軸承中內(nèi)部的元件產(chǎn)生的總阻抗稱為軸承的摩擦，分為五種：純滾動的摩擦、微觀的滑動摩擦、宏觀的滑動摩擦、密封裝置產(chǎn)生的滑動摩擦、潤滑劑產(chǎn)生的粘性阻力。現(xiàn)在分析一下電主軸單元的方式、途徑和傳熱機制。溫度和載荷影響軸承的轉(zhuǎn)動，所以很難準確地計算電主軸傳遞給軸承的熱能量，離心力和陀螺力矩也會造成影響，所以也很難準確地計算軸承內(nèi)部的熱能置。軸承在轉(zhuǎn)動過程中，滾珠在接觸到軸承的內(nèi)外圈和擺脫這種接觸時分別是兩種狀態(tài)，造成了溫度場的波動，熱量通過對流、導(dǎo)熱和熱輻射的三種方法傳遞。因為高速的電主軸可以看做一種軸對稱的結(jié)構(gòu)，所以在建模時可以只要對軸對稱結(jié)構(gòu)的一半進行建模，建模過程中，簡化比較微小的零部件，等效地處理不容易被分析的零部件，對于有很重要影響的部件都按嚴格的標準進行尺寸的設(shè)計，這樣更容易分析并且計算出電主軸的熱態(tài)性能。剛開始詳盡地分析了高速度的電主軸的結(jié)構(gòu)類型，然后定量地分析了電主軸系統(tǒng)的主要的熱源，軸承之間產(chǎn)生的摩擦生熱以及電機的損耗發(fā)熱,全面確定了電主軸傳熱的邊界要求，了解電主軸每個構(gòu)件之間的熱傳導(dǎo)系數(shù)，之后對于電主軸的溫度場進行理論方面的指導(dǎo)，分析穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的特性，通過實驗進行驗證，對比軸承的仿真值和實際值，表明如果電主軸的熱邊界要求選擇得怡當，那么溫度場的仿真值也是非常靠譜的。