高速电主轴热态性能及其影响

摘要

高速电主轴作为高速机床的核心部件,其热稳定性影响着机床的加工精度。为有效预测并控制电主轴运转过程中的热态性能及其对主轴动态特性的影响,建立一种考虑系统热响应和预紧方式影响的角接触球轴承热-机耦合动力学模型,分析运行状态下主轴轴承的摩擦损耗及动态支承刚度,并应用电磁学理论讨论实际输入功率下内置电动机的电磁损耗;确定系统产热和热边界条件后,制定电主轴整体热-机动力学行为计算流程,对120MD60Y6型号电主轴展开温升试验,获取主轴关键部位温度变化规律。同时,理论计算和试验结果表明所建模型及分析流程具有足够的精度;轴承热位移对不同轴承配置的支承刚度和不同工况下系统的固有频率有着不同的影响;进行合理的轴承配置、选择合适润滑油量以及增加冷却水流量均可有效改善电主轴热态性能。