基于ANSYS的机床电主轴温度场计算仿真分析.pdf

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1、功能郜件FunctionUnits基于ANSYS的机床电主轴温度场计算仿真分析李程启①②张小栋①②张倩①李浩①(①西安交通大学苏州研究院，江苏苏州215021；②西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049)摘要：针对高档数控机床热变形严重影响加工精度和加工产品质量的问题，首先介绍了高速电主轴的特点。其次，选取了某一种型号的电主轴和支撑结构，计算出热参数。再次，运用ANSYS有限元软件对电主轴单元的温度场进行了稳态和瞬态仿真。最后，根据仿真结果，提出了改善电主轴温度场分布不均匀的措施以及减小电主轴热变形的方案，为机床和加工中心等装备实现高速、高精密加工提供了一定的技术依据

2、。关键词：数控机床电主轴温度场仿真ANSYS中图分类号：TH133．2文献标识码：ANumericalsimulationanalysisoftemperaturefieldforCNCmachinetoolmotorizedspindletoolbasedonANSYSLIChengqi~~ZHANGXiaodong~~ZHANGQian①，L1Hao①，，(@SuzhouAcademyXianJiaotongUniversity，Suzhou，215021，CHN；②XianJiaotongUniversity，Xian710049，CHN)Abstract：Tosol

3、vetheproblemsthatthethermaldeformationofthehigh—gradeCNCmachinetoolhasmucheffectonaccuracyandqualityoftheproducts，thispaperfirstlyintroducesthestructurecharacteristicsofthehigh—speedmotorizedspindle．Thenonetypeofmotorizedspindleandsupportingstructureisselected，andthethermalboundaryparamete

4、rsarecalculated．MuchmorethestaticandtransienttemperaturefieldaresimulatedbyusingFEAsoftwareANSYSinoneworkingcondition．Atlast，themainmeasurestoimprovetheuneventemperaturefieldandtheplanstoreducethethermaldeformationareputfor—ward，whichprovidessometechnicalbasesfortheequipmenttoachievethehig

5、h—speedandhigh—preci—sionmachining．Keywords：CNC；MotorizedSpindle；TemperatureField；Simulation；ANSYS制造技术的发展对数控机床的精度和可靠性提出仿真分析、减小电主轴的温度场分布不均匀对减小电了越来越高的要求，机床的精密化、高速化已经成为一主轴热变形至关重要。个不可阻挡的发展趋势。在精密加工中，由机床热变对主轴系统热特性的研究，近年来主要集中在主形所引起的制造误差占总误差的40％～70％⋯。在轴一轴承的热特性研究上。韩国的Kim等人对轴高档数控机床中，影响机床热变形的主要因素有电主承

6、发热对主轴刚度的影响做了大量研究，广东工业轴的热变形、刀具的热变形、进给系统的热变形和床身大学的张伯霖教授对主轴系统的温度场做了仿真分的热变形等。电主轴作为高档数控机床最重要的零部析，并且分析了主轴转速对轴承温升的影响J，中国件之一，其热变形为机床热变形的最重要影响因工程物理研究院的胡秋等人对电主轴单元的热一结构素j，它的性能的好坏直接影响着机床的加工精度和特性做了动态分析，并且提出了改善电主轴热态特性加工产品的质量。电主轴的热变形主要是由电主轴的的措施j。这些研究虽然对改善电主轴系统的热态温度场分布不均匀造成的，因此对电主轴的温度场做特性有很大的帮助，但是他们都是总体研究

7、主轴系统高档数控机床与基础制造装备科技重大专项项目资助(编号：2009ZX04001—061，2009ZX04002—043)、、uII半O朋Fuc1ioUnils功能部件的温度场，没有单独拿出主轴这一子单元进行分析，而电动机的额定功率损耗全部转化为热量，且其中且只是被动地改善电主轴温度场或者s~Dil辅助结构进2／／3热量由定子产生，I／3热量由转子产生。在本文而减小热变形。中选择西门子IPH2113—6WF4型号的主轴电动机，其本文基于此，单独对主轴进行热分析，得出主轴的参数如表1所示。温度场分布，直接为改善主