《制造技术与机床》杂志
1951年创刊，属中文核心期刊，中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。
[ 本文共1350字，预计阅读时间4分钟 ]
数控落地铣镗床作为一种适用于大型工件机械加工的通用机床，其主要的结构特征是采用立柱结构及主轴箱—滑枕构成的悬臂式运动部件，如图1所示。TK6932是我国自主研发的超重型数控落地铣镗床，其整机尺寸较大，重量较重，在工作过程中，滑枕在主轴箱内的最大行程为2 000 mm，主轴转速最高可达800 r/min。机床工作过程中,由滑枕结构变形与热变形相互作用产生的热-结构耦合变形导致加工误差增大，大大降低了机床的加工精度。因此，为提高机床整机性能，必须对滑枕热-结构耦合变形进行分析，找出其变形规律，为机床热-结构耦合变形补偿与控制提供理论基础。
作为数控机床的主要误差源之一，由温度引起的热误差占机床总误差的40%~70%，成为影响精密机床精度的关键因素。在加工过程中机床部件通过零部件热变形直接影响刀具与工件之间的相对位置，直接影响其加工精度。
TK6932（图1）的滑枕结构为680 mm×7 820 mm×5 580 mm的长方体，起连接主轴箱与主轴的作用，四周均为导轨面，其三维实体模型如图2所示。
对滑枕产生影响的主要热源来自轴承的摩擦生热。理论上，滚动轴承的摩擦是由滚动体与套圈中的摩擦力及润滑剂引起的摩擦力产生的，可根据Palmgren经验公式进行计算 ：
式中：M 为轴承力矩，N·mm；n 为轴承转速，r/min；Hf 为生热率，W。
轴承力矩M主要包括两个方面，由轴承转速引起的摩擦力矩M0和由载荷引起的摩擦力矩M1，前者反映润滑剂的流体动压损耗，后者反映局部差动滑动和弹性滞后的摩擦损耗：
式中：f0为与轴承类型和润滑方式有关的系数，对于重系列，f0取偏大值，对于轻系列,f0取偏小值；v为工作温度下润滑剂的运动粘度，
通过公式可以计算出主轴轴承的发热量， 除以各轴承对应的体积就可得到生热率。生热率作为体载荷直接加载到有限元模型。
系统中热量通过热对流、热传导与热辐射3种形式转换。由于热辐射对机床变形的影响很小，故忽略不计。
根据流体流动原因不同，散热分为自然对流和强制对流散热。由努谢尔特准则可知，换热系数α的求解方程为:
式中：α为对流换热系数，
①由于主轴箱内外表面、滑枕及镗铣轴的伸出部分等直接与空气接触，为自然对流散热，其计算公式为：
②为降低滑枕前端轴承发热量，通常采用润滑油进行冷却，故主轴轴承与润滑油等之间的散热属于强制对流散热，其准则方程为：
虽有一定的散热计算公式，但由于滑枕组件各部件的对流条件和传热系数不同，因此，对主轴转速800 r/min来说，滑枕组件的自然对流系数为5.4~10.2
主轴箱采用优质铸铁（HT300）铸造而成，滑枕材料为球墨铸铁（QT600-3），铣轴主体零件选用合金钢（42CrMo）锻造，镗轴采用圆钢（38CrMoAlA）铸成，查询材料属性表，对主轴箱、滑枕、镗轴及铣轴的导热系数分别取为45 W/（m·K）、47 W/（m·K）、44 W/（m·K）、44 W/（m·K）。
未完待续
欢迎大家积极留言，探讨不同观点！~
山阴路的秋天
我多么想念你走在我身边的样子
想起来我的爱就不能停止
南京
联系客服
