后置式電主軸優(yōu)點(diǎn).aspx

《后置式電主軸優(yōu)點(diǎn).aspx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)兩種電主軸熱態(tài)特性的比較分析*TherIIlalPropertyConlparisonofTwoTypesofMotorizedSpindle順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院范夢(mèng)吾廣東工業(yè)大學(xué)張伯霖郭軍李志英[摘要]對(duì)電機(jī)中置式電主軸和電機(jī)后置式電主軸分別建立有限元模型，并對(duì)這兩種電主軸進(jìn)行了熱態(tài)特性的比較分析。結(jié)果表明，后置式電主軸在溫升和熱變形方面有著電機(jī)中置式電主軸無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：高速加工電主軸溫升熱變形有限元[ABsTRAcT]Thebuilt—inmotorizedspindleandbuilt—

2、outmotorizedspindlearemodeledandanalyzedforthermalpropertiesseparately．Thecomparisonoftwotypesofspindlesshowsthatthebuilt—outmotorizedspindlehasgreatadvantagesoVerthebuilt—inmotorizedspindlebothinthetemperatureriseandthermaldefor—mation．Keywords：Highspeedm

3、achiningMotorizedspindleTemperatureriseThermaldeformationFi-niteelement由于高速加工有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，近10年來(lái)世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在努力發(fā)展高速機(jī)床。我國(guó)在數(shù)控機(jī)床的高速化方面也有了明顯的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)已有20多家機(jī)床廠(chǎng)開(kāi)始研制主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r／min的高速數(shù)控機(jī)床。在CIMT2003上展出的高速加工中心就有30多臺(tái)，占參展國(guó)產(chǎn)加工中心總數(shù)的30％。如寧江機(jī)床集團(tuán)公司的NJ一5HMC40型臥式加工中心最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)40000r／m

4、in，快速行程達(dá)60m／min。但這些國(guó)產(chǎn)高速機(jī)床的關(guān)鍵部件——高速電主軸，絕大多數(shù)是由國(guó)外配套的，我國(guó)至今還不能夠成批生產(chǎn)，這種情況大大制約了高速加工技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。針對(duì)市場(chǎng)的迫切需求，我國(guó)國(guó)家科技部已把開(kāi)發(fā)高速大功率電主軸列為“十五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。高速加工雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但因機(jī)床的高速運(yùn)行會(huì)帶來(lái)許多特殊問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題的解決，就成為實(shí)現(xiàn)高速加工的關(guān)鍵。本文論述了高速加工設(shè)備的心臟部件——高速電主軸的發(fā)熱、熱變形問(wèn)題及解決這個(gè)問(wèn)題的新思路。*科技部“十五”重點(diǎn)科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(2001BA20381

5、5)。1高速主軸單元——電主軸高速主軸單元性能的優(yōu)劣，在很大程度上決定了機(jī)床所能夠達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速和加工范圍。高速主軸單元取消了從驅(qū)動(dòng)電機(jī)至工作部件之間的一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)(皮帶、齒輪等)，將電機(jī)軸與主軸合二為一，把傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，極大地簡(jiǎn)化了機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性小，響應(yīng)迅速，傳動(dòng)噪聲和振動(dòng)小，顯著地提高了機(jī)床的動(dòng)態(tài)靈敏度、加工精度和工作可靠性，滿(mǎn)足了高速加工的要求。高速大功率電主軸是高速主軸單元的理想結(jié)構(gòu)形式，是近10年來(lái)機(jī)床設(shè)計(jì)理論與制造技術(shù)的一個(gè)重大創(chuàng)新。高速電主軸的典型結(jié)構(gòu)如

6、圖1所示。使用的無(wú)外殼主軸電機(jī)直接安裝在主軸箱內(nèi)，位于主軸前后軸承之間。電機(jī)的空心轉(zhuǎn)子用壓配合的方法直接裝在機(jī)床的主軸上，帶冷卻套的電機(jī)定子則安裝在主軸單元的殼體中。這樣，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是機(jī)床的主軸，機(jī)床主軸單元的殼體就是電機(jī)座，從而實(shí)現(xiàn)了變頻電機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。這種電主軸還有一系列監(jiān)視主軸振動(dòng)、軸承溫升、回轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)的傳感器及測(cè)試控制系統(tǒng)，是一種智能型功能部件，廣泛用于高速加工中心和其他高速數(shù)控機(jī)床上。主軸軸承常常采用油一氣潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，電機(jī)則采用油一水熱交換系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。這種結(jié)構(gòu)

7、的電主軸有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、扭矩特性好、軸向尺寸短等優(yōu)點(diǎn)，因而在高速數(shù)控機(jī)床上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。殼體電機(jī)定子空心轉(zhuǎn)子主軸圖1高速電主軸的典型結(jié)構(gòu)Fig．1Typicalstructureofhighspeedmotorizedspindle2004年第7期·航空翻造技術(shù)77萬(wàn)方數(shù)據(jù)2存在的問(wèn)題實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，這種電機(jī)中置式電主軸存在以下兩個(gè)比較突出的問(wèn)題：(1)主電機(jī)置于前后主軸軸承之間，又封閉在主軸箱殼體內(nèi)，散熱條件很差。雖然已采用外循環(huán)冷卻系統(tǒng)，部分解決了主電機(jī)定子的發(fā)熱問(wèn)題，但電機(jī)是一種高發(fā)熱元件

8、，尤其是感應(yīng)式電機(jī)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其轉(zhuǎn)子上的渦流發(fā)熱很難通過(guò)轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙迅速排出。因此會(huì)造成主軸部件的溫度升高，直接惡化前一后主軸軸承的工作條件，影響電主軸的工作精度。對(duì)電機(jī)功率為18．5kw、最高轉(zhuǎn)速咒。。。為18000r／min的上述感應(yīng)式電主軸建立有限元模型，劃分網(wǎng)格后進(jìn)行求解，可得到該主軸在最高轉(zhuǎn)速下達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度場(chǎng)。由其溫度場(chǎng)可知，電主軸在18000r／min的轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子鐵芯的溫度最高，約為1