高速精密机床主轴部件的改进.rar

高速精密机床主轴部件的改进
摘要
混合高速精密加工中心主轴箱模型是基于两种计算方法：有限元法和以下要描述的有限差法。基于它的最佳工作特性能被确定，人们可以通过这种模型准确的计算出主轴箱的各种参数。刚才提出的这种建模方法可以让人们从热学性质，刚度以及耐用性方面去评估一个设计。为了更好的注释，列出了三种分别带有装滚动轴承的电主轴，普通轴和装空气动力轴承的电主轴的加工中心主轴箱用这种混合模型模拟的工况。影响机床加工精度的轴承部件和冷却系统已经描述过了。
关键词：机床，建模，主轴
１．导言
当前加工中心的收益面向很高的加工速度和精度。与此同时，加工中心所承受的静态的，动态的和热力的载荷变的日趋复杂。因此，编写一个精确的计算模型是一项艰难而耗时的工作。精确的模型是通过分析做出改进的基础，是最优化加工中心操作性质的基础，也是最小化它的制造原型时间和成本的基础。因此编制机床模型变的异常重要。高效的模型是整体的混合模型，它能准确的描述所有可能发生的现象以及它们的影响。发生在象加工中心如此复杂的机床中的热学现象使得模型变的相当困难。寻找精确的函数和程序来描述功率损耗，几何学，热量交换和动力学，以及所有因素所导致的非线性特性是非常必要的。为了实现高的模型精度，以分钟为单位研究主轴箱里的电镀轴的工况细节经常是必要的。
在这篇论文中，采用诸如三种在设计上不同的加工中心主轴箱的例子，提出并解释了整体混合高速加工中心模型的思想。
２．混合模型思想
高速精密加工中心的热力学状态受一整系列的因素影响，诸如机床的工作环境，在运动系统部件上的能力损失，温度分布，以及热量在加工中心各个部件和组件之间的热量转移，以及它们之间的相互作用，相互影响。功率损耗是一个关于机床工作环境的函数，取决于它的设计特征，几何构造和特殊部件和组件的材料性质，润滑媒介以及润滑方式，还有冷却等等。功率损耗是由于时间变量温度分布，除了别的以外，它反过来影响轴承里的滚珠间隙，润滑介质的粘性以及润滑表面薄层的传导率。因此功率损耗是变化的。各种因素间的相互作用导致了一个复杂的，动态的，非线性的热平衡状态，以持续不断变化的功率损耗，温度变化和转换为特征的。这种关于高速主轴箱的混合模型考虑到了以上的相互作用（如图一），使得对部分和整体的高精度分析成为可能。