鏜銑加工中心主軸熱特性分析

邱德義，王傳洋

(蘇州大學機電工程學院，江蘇蘇州215021)

0 前言

數控機床技術的進一步發展，極大地促進了精密以及超精密加工技術的進步。與此同時，人們也對高精密機床的加工精度有了更高的要求，尋求提高數控機床加工精度的方法成為了一項重要課題。大量的實驗數據表明，相對于機械結構誤差對加工精度的影響，機床發熱所引起的熱誤差對機床的加工精度的影響更為深遠，有可能占到總誤差的40% ～70%［1-4］。機床主軸等部件受熱而引起的熱變形誤差是機床變形誤差的首要因素。所以，一般機床在設計過程中，都會通過設計冷卻水道、選用更好的散熱材料等手段對主軸熱平衡加以控制，以期達到減小加工精度誤差的目的。

為了縮短設計周期，也為了更好地對產品結構進行優化，文中采用有限元分析軟件對主軸發熱過程模擬，以求為數控機床產品的設計提供理論指導。ANSYS Workbench是一款強大的有限元分析軟件，可以用來求解實際問題。它集產品的設計、仿真與優化于一身，不但可以解決靜力學、動力學等問題，還可以進行耦合場分析，如熱-結構耦合、熱-電耦合等問題。本文作者以蘇州江源精密機械公司研發的TH6213臥式鏜銑加工中心主軸為研究對象，通過建立有限元模型，進而進行熱穩態、瞬態分析，通過分析計算得到轉速對主軸溫升的影響，最后得出相關結論。

1 熱分析的基本理論

穩態熱分析，也就是說系統達到熱平衡，系統納入的熱量與系統本身產生的熱量之和等于系統流失的熱量［5］，即 q流入＋q生成-q流出＝0。……