基于有限元分析方法的高速电主轴温度场仿真

高速切削加工是先进制造技术的主要发展方向之一,高速电主轴作为高速加工机床的核心部件,由于其主电动机的散热条件较差,轴承温升比较高,由此引起的热变形会降低机床的加工精度。本文对高速电主轴的温度场进行了研究,建立了电主轴的有限元仿真系统。在对整个温度场的研究中,把内部空间域离散化为有限单元,对每个单元求解,可得出有限个热传导方程,对这些温度场求解得到了所需的温度场分布图。最终实现了对电主轴温度场的预测,并据此提出了改善其热态特性的措施。     

木工机械用高速电主轴散热结构设计与温度场分析

分析了木工机械用电主轴的结构特点,对木工机械高速电主轴散热结构进行了设计,对电主轴传热与散热进行了分析计算;利用有限元分析方法对电主轴进行温度场分析,得出电主轴温度场分布图,为木工机械用电主轴的热结构优化提供理论依据。     

高速电主轴的刚度问题

分析了影响电主轴静态运行刚度的最重要的因素,并借助于有限元法计算了主轴的轴承结构、轴承型式、轴承预紧和轴承的发热以及主轴端的温度场等对电主轴运行刚度的影响。     

电主轴与高速加工技术

在CCMT2002(中国数控机床展览会)本刊记者采访了参展的瑞士IBAG公司中国代表处首席代表邵传伟先生和IBAG公司工程师Walter Paiha先生。IBAG在电主轴领域技术领先,现将其在展会期间技术交流讲座的主要内容介绍如下。IBAG电主轴将在CIMT2003瑞士馆展出。     

Step-Tec高速电主轴

●世界上第一个“可铣削”的60000r/min电主轴●2002年Agie Charmilles集团收购了Step-Tec●年产电主轴1000多套年产值达3000万瑞士法郎●Step-Tec开发了振动监测和诊断模块     

高速电主轴热态性能分析

高速机床是实现高速加工的必要条件,高速电主轴是高速机床的关键部件.在高转速下,电主轴会产生热变形,从而严重影响高速机床的加工精度.本文对车铣用电主轴的热态特性利用ANSYS进行了基于热接触理论的有限元分析.最后提出了改进高速电主轴温度场分布的主要措施.     

电主轴与高速切削技术

在3月份中国数控机床展览会(CCMT2002)上,瑞士IBAG公司介绍的电主轴技术引起了业内人士的广泛关注,举办该技术讲座的会场被挤得水泄不通。为此,本刊特约IBAG公司首席代表邵传伟先生撰文对此做一介绍,以飨广大读者。     

高速高精度电主轴温升预测模型

提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。     

高速电主轴冷却水参数对其温度场的影响研究

以COMSOL Multiphysics有限元分析软件为工具,建立170SD30-SY型电主轴水冷系统有限元模型,并对不同水流量下水冷系统温度场进行仿真;搭建水冷系统温升实验平台,分别对不同转速下的电主轴水冷却系统参数与电主轴温度的关系进行实验。研究结果表明:不同转速下,随着冷却水流量的增加,电主轴温度有不同程度的降低;冷却水流量为0.28 m~3/h~0.30 m~3/h时,冷却效果均为最佳选择;同时,通过改变冷却水初始温度来控制电主轴温升具有更直接效果。     

高速电主轴技术的研究

高速加工是近年来发展起来的一种集高效、优质和低消耗于一体的先进制造技术。电主轴是实现机床高速化的核心部件。本文详细阐述了高速主轴的技术难点、存在问题、发展现状，并提出了完整的技术解决方案。     

基于Workbench的高速电主轴动力学特性分析

利用Pro／E建立了电主轴三维模型,运用Workbench对高速电主轴进行模态分析和谐响应分析。获得电主轴的固有频率以及临界转速等动态特性;在此基础上对电主轴前端处的位移响应特性进行分析,证明了电主轴结构设计的合理性．为下一步的电主轴特性研究奠定基础。     

高速电主轴热态性能分析

高速机床是实现高速加工的必要条件,高速电主轴是高速机床的关键部件。在高转速下,电主轴会产生热变形,从而严重影响高速机床的加工精度。本文对车铣用电主轴的热态特性利用ANSYS进行了基于热接触理论的有限元分析。最后提出了改进高速电主轴温度场分布的主要措施。     

高速电主轴技术综述

高速电主轴作为高速数控机床的核心部件之一,已成为世界各国重点研究和发展对象。通过对高速电主轴结构特点的阐述,分析了高速电主轴对高速加工技术的影响,结合高速电主轴的关键技术,详细介绍了国内外电主轴技术的研究现状,并对电主轴技术的发展方向进行了展望。     

高速精密电主轴

高速精密电主轴作为现代机床的标志性功能部件,几年来得到迅速的发展和完善,目前在车、铣、磨等各种加工机床都已有应用,在高档加工中心更是首选部件。电主轴作为高效、高速、高精度、低振动、低噪声、易安装、模块化机床部件,将在机床行业得到更广泛的应用。     

热管冷却电主轴的温度场仿真分析

使用UG三维建模软件分别建立电主轴以及具有热管元件的电主轴模型,在分析软件中对其进行温度场模拟,讨论在油冷却和热管冷却的不同情况下对电主轴温度场的影响。研究结果表明,热管冷却下的电主轴系统温升变化较小,比用油冷却的电主轴系统散热效果明显,说明热管作为一种冷却方式,对主轴系统的温度场有很好的均衡作用。     

高速大功率电主轴设计

随着生产力水平的高速发展，高速加工(HSM或HSC，High Speed Machining／Cutting)逐渐成为现代机械加工新的发展方向，它所起到的作用日益为人们所重视。在日趋激烈的市场竞争中，新材料及难加工材料层出不穷，质量要求不断提高，精度大幅提升，周期缩短，新的生产形势对生产加工提出了新的要求。     

高速电主轴的有限元分析

采用有限元分析软件Ansys对某高速电主轴进行了模态分析,得到其固有频率及振型,其结果为评价电主轴的动态特性提供依据。     

精密高刚度高速电主轴

通过研制开发2GDZ51Q和2GDZ75Q高速电主轴，介绍了精品球轴承磨床用高速电主轴的基本特点和结构特征，叙述了高速电主轴轴系转子动力学分析设计的基本内容。     

高速电主轴冷却系统模型建立

本文研究高速电主轴在不同转速下的温度变化,由于电主轴属于内装式电机,电主轴所产生的热量不容易散出。为了防止电主轴温度过高而引起的精度降低,研究了发热部位以及传热方式、深入剖析了影响电主轴温度的相关冷却参数,通过大量实验数据与传热的理论基础拟合出电主轴温度与冷却参数的函数关系,建立了电主轴冷却的参数模型。实验证明这种方法建立的模型准确,为以后完善温度控制模型提供了重要根据。