高速精密機床主軸部件的改進
摘要
混合高速精密加工中心主軸箱模型是基于兩種計算方法：有限元法和以下要描述的有限差法?；谒淖罴压ぷ魈匦阅鼙淮_定，人們可以通過這種模型準確的計算出主軸箱的各種參數(shù)。剛才提出的這種建模方法可以讓人們從熱學性質(zhì)，剛度以及耐用性方面去評估一個設計。為了更好的注釋，列出了三種分別帶有裝滾動軸承的電主軸，普通軸和裝空氣動力軸承的電主軸的加工中心主軸箱用這種混合模型模擬的工況。影響機床加工精度的軸承部件和冷卻系統(tǒng)已經(jīng)描述過了。
關(guān)鍵詞：機床，建模，主軸
１．導言
當前加工中心的收益面向很高的加工速度和精度。與此同時，加工中心所承受的靜態(tài)的，動態(tài)的和熱力的載荷變的日趨復雜。因此，編寫一個精確的計算模型是一項艱難而耗時的工作。精確的模型是通過分析做出改進的基礎，是最優(yōu)化加工中心操作性質(zhì)的基礎，也是最小化它的制造原型時間和成本的基礎。因此編制機床模型變的異常重要。高效的模型是整體的混合模型，它能準確的描述所有可能發(fā)生的現(xiàn)象以及它們的影響。發(fā)生在象加工中心如此復雜的機床中的熱學現(xiàn)象使得模型變的相當困難。尋找精確的函數(shù)和程序來描述功率損耗，幾何學，熱量交換和動力學，以及所有因素所導致的非線性特性是非常必要的。為了實現(xiàn)高的模型精度，以分鐘為單位研究主軸箱里的電鍍軸的工況細節(jié)經(jīng)常是必要的。
在這篇論文中，采用諸如三種在設計上不同的加工中心主軸箱的例子，提出并解釋了整體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熱力學狀態(tài)受一整系列的因素影響，諸如機床的工作環(huán)境，在運動系統(tǒng)部件上的能力損失，溫度分布，以及熱量在加工中心各個部件和組件之間的熱量轉(zhuǎn)移，以及它們之間的相互作用，相互影響。功率損耗是一個關(guān)于機床工作環(huán)境的函數(shù)，取決于它的設計特征，幾何構(gòu)造和特殊部件和組件的材料性質(zhì)，潤滑媒介以及潤滑方式，還有冷卻等等。功率損耗是由于時間變量溫度分布，除了別的以外，它反過來影響軸承里的滾珠間隙，潤滑介質(zhì)的粘性以及潤滑表面薄層的傳導率。因此功率損耗是變化的。各種因素間的相互作用導致了一個復雜的，動態(tài)的，非線性的熱平衡狀態(tài)，以持續(xù)不斷變化的功率損耗，溫度變化和轉(zhuǎn)換為特征的。這種關(guān)于高速主軸箱的混合模型考慮到了以上的相互作用（如圖一），使得對部分和整體的高精度分析成為可能。