研究數控機床主軸溫度優化控制問題,
高速電主軸系統熱變形影響機床加工精度。由于高速電主軸是一個復雜的非線性系統,對溫度優化控制較困難。為了解高速電主軸系統瞬態溫度場分布,采用MSC.Marc軟件接觸熱阻,以多體接觸的方式,對電主軸系統不同轉速工況下進行有限元仿真分析,并通過現場驗證仿真結果。結果表明,系統溫度場分布不均,冷卻水將系統分成高、低溫區域;定子溫度隨轉速非線性變化。
目前,制造技術的發展對數控機床的精度和可靠性要求越來越高。機床電主軸熱變形所引起的制造誤差占總誤差的40%~70%,不合理的結構會引起溫度突變,影響機床穩定性,因此高速電主軸須具有良好的熱結構。電主軸系統的溫度場是影響其熱特性的決定因素。利用有限元方法可以求解系統的瞬態溫度場。由于高速電主軸系統是一個復雜的裝配體,如果忽略接觸熱阻,視為整體或者少量幾個部件進行分析,必然會影響分析結果。針對CH7516GS高速切削中心電主軸系統的瞬態溫度場計算問題,采用了計入接觸熱阻、多體接觸的方法進行分析,這種方法與實際工況比較接近。通過測試得到電主軸系統瞬態溫度場的離散數據。
通過分析和比較有限元計算結果和測試數據,發現兩者基本上吻合,且系統溫度場分布不均恒,定子溫度隨轉速非線性的變化規律。為電主軸系統熱特性分析以及結構改變提供了重要依據。