2017年5月31日

高速加工中心皮帶軸分析

皮帶軸是加工中心關鍵部件之一，皮帶軸工作時，主軸內部熱源主要由軸承的高速旋轉摩擦產生熱量，主軸各個部分會產生不同程度的溫度變化。當溫度上升后，主軸和機床其他部件的空間相對位置和尺寸都將與開機前有所不同，因而形成不同的溫度場，產生熱交換，如不及時對主軸系統進行冷卻，必將對精密部件產生不同程度的熱變形，導致加工誤差。尤其是高速主軸，熱變形引起的誤差尤為突出。目前國內外主要研究為電主軸，而高速皮帶軸較少。本文以高速加工中心皮帶軸為研究對象，通過有限元分析軟件，建立了高速加工中心皮帶軸三維模型，分別對主軸以及軸承進行瞬態、穩態熱分析，了解主軸整體的溫度分布情況。通過本文分析和計算，為高速加工中心皮帶軸提供一種理論分析以及仿真方法，使設計者可以根據發熱量計算預測皮帶軸的溫升，為加工中心皮帶軸優化設計奠定基礎。皮帶軸內部結構本文加工中心皮帶軸簡介:主軸用于立式加工中心，主軸錐孔為BT50，主軸拉刀為四瓣爪式拉緊，軸承內填NlIU15潤滑脂，循環水冷。圖1是試驗用加工中心皮帶軸剖面圖。主軸穩態熱分析時結果分析電主軸的穩態熱分析在以下條件下進行: (1)環境溫度為T=25℃ ; (2)電主軸轉速為n =4500r/rnino 將計算所得的熱量，初始邊界條件和接觸熱阻加載到軸系三維模型上，得到加工中心皮帶軸軸系的穩態溫度場分布情況，如圖6所示。從圖6可得出:整個軸系中，前、后軸承溫度高于整個主軸的溫度前軸承最高溫度為318. 2K，即45℃，后軸承最高溫度為316. 5 K，即43.4℃，前后軸承最高溫度都在的工作溫度范圍內，兩者相對環境溫度(25℃)的溫升分別為20℃和18.4℃ ,溫升小于25℃符合國標。該加工中心皮帶軸山于采用的是脂潤滑，軸承高速旋轉時產生摩擦，進而轉換為熱址,而軸承本身由密封圈封閉空間更小，無法與周圍空氣直接接觸對流，主要傳熱方式以輻射傳熱和循環冷卻水為主，因此軸承處的溫度也比較高。又因為軸承外圈有循環水能帶走熱量，所以軸承產生最高溫度的部位在內圈處。而前軸承由于承受較大的磨削力，故而它的溫升略高于后軸承。由最高轉速軸系溫度場分布圖可知，前后軸承的溫升符合國標要求，且前后軸承的溫差較小，不容易造成軸承不同的徑向跳動，可以穩定的保持主軸單元的精度，因此該加工中心皮帶軸設計合理。轉載請注明文章來自杭州海天精工機床有限公司：http://www.puliou.cn/

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