XK715型立式数控铣床主轴系统热特性研究

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随着机械加工向着自动化、高精度化的方向发展中,对数控机床的加工精度的需求逐渐变高。数控机床的热态特性已经和数控机床的静态特性、动态特性一起成为非常重要的特性。机床在加工过程中由于受到内外热源的影响(如切削热、轴承发热、热辐射等),将导致机床产生热变形,其中影响最大的便是主轴系统。主轴若是产生严重热变形,将直接影响到机床的加工精度。根据研究表明,由热变形引起的制造误差,占到总制造误差的40%~70%,热变形给加工精度带来的影响必须受到重视。为解决由热变形引起的制造误差需要提高机床主轴系统的热态特性,首先通过CAD软件建立主轴模型,对其进行ANSYS稳态热—结构耦合分析,得出主轴温度场分布和热变形结果。然后建立主轴系统的模型,对带冷却系统的XK715型立式数控铣床进行ANSYS瞬态热—结构耦合分析,针对不同参数对主轴系统的影响规律提出改善机床主轴系统热态特性的方法。论文研究主要的成果有:1.根据ANSYS对主轴进行稳态热—结构耦合分析,得知在主轴前后轴承处的发热量和热变形很大,为改善主轴系统热态特性提供评价指标。2.在建立XK715型立式数控铣床的主轴系统模型后,对其进行ANSYS瞬态热—结构耦合分析,针对冷却环节中的各种参数(如冷却水温、冷却水流速、水箱体积、水箱散热系数)对主轴系统热态特性的影响进行了比较,通过对这些参数的比较分析得出其各自的影响规律,对改善主轴系统的热态特性提供相关建议。论文通过对数控机床主轴系统的热分析研究,为机床设计人员在主轴系统的冷却环节上提供理论上的建议,另一方面对未来的后续研究提出了要求。
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