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高速高精密机床已经在国内外形成一种趋势。尤其是我国十三五规划发展智能制造的预期下,如何提高制造精度和减小装配误差是目前需要解决的问题,而机床使用过程中电机引起的热误差是影响因素中最主要的部分。并且通过大量具体研究发现:这种热作用引起的误差几乎是总误差的50%-70%,为此国内外大多数学者都将眼光放在了对热特性的研究上。一台好的高速数控机床要求其拥有较高的加工质量和精度,以及较好的切削能力,但是以下3个因素都有可能影响到数控机床的性能:电主轴的结构、热态性能以及动态性能。因此为了进一步优化数控机床的性能,就要认真研究相关主轴单元的结构以及其热态、动态特性。 论文选取的研究对象是卧式加工中心电主轴,目的是提高电主轴的速度和精度,研究工具是ANSYS软件,分析方法是有限元分析法,研究内容是主轴的热态以及动态特性。以下是具体的研究内容: 1.论文先对电主轴的结构以及工作原理进行简单的阐述,同时介绍了其基本的热态特性以及其中两种系统(油气润滑系统、油水热交换系统)的散热特点。基于上述的了解,建立电主轴热态特性研究模型,并且通过ANSYS软件分析电主轴的相关参数(热变场、稳态等),进而明确电主轴热态性能的改善的基本条件。 2.论文研究与热分析相关的边界条件以及热负荷,并且用有限元分析法建立热分析模型,再通过ANSYS软件作进一步的分析(如分析其热-结构耦合)。同时研究温度和温度场分布对其热变形以及应力分布的影响情况,从而确定温度对主轴性能的影响情况,为电主轴热态性能提高提供有力的参考。 3.论文为了能够准确找到热误差试验温度的位置,分析了影响数控机床热变形的主要因素,并且给出了热误差以及检测温度的方法。论文也给出了具体的试验方案和需要的相关试验仪器,并且依据最终的实验结果,分析了所得数据与模拟仿真数据之间的差别,证明了电主轴性能提高的可行性。