機(jī)床主軸三維建模
TH6213臥式鏜銑加工中心的主軸部件主要由主軸、減速箱、主軸箱體以及其他 功能部件組成,如電機(jī)、冷卻系統(tǒng)等。主軸對加工精度有著直接的影響,所以本章將 加工中心主軸作為研宄對象,對其熱特性進(jìn)行探宄。
加工中心主軸如圖3.1所示,主軸分為內(nèi)外兩部分,外層是銑軸,軸向位置固定, 但是可以與內(nèi)層一起高速旋轉(zhuǎn)來完成銑加工過程;內(nèi)層是鏜軸,可以沿軸向滑動來完 成鏜加工過程;內(nèi)外層之間通過平鍵-鍵槽鏈接,二者一起構(gòu)成了TH6213臥式鏜銑加 工中心的主軸。主軸總長度為2330.5_,直徑為221.4mm的一端用來安裝刀具;直 徑為75mm —端與松刀缸配合安裝。在主軸的旋轉(zhuǎn)過程中,主要熱源為主軸軸承旋轉(zhuǎn) 所產(chǎn)生的熱量,這些熱量以熱傳導(dǎo)的方式,傳遞給主軸并引起溫度的升高。
主軸溫度場的分布,與其裝配的各個零件對其都有影響:主軸上安裝的幾個軸承 是引起主軸溫升的主要熱源,同時,它們所產(chǎn)生的熱量,除了以熱傳導(dǎo)的方式傳給主 軸之外,也有部分熱量傳遞給其他與其有配合接觸的零件;主軸傳動齒輪因摩擦而產(chǎn) 生熱量,也會通過熱傳導(dǎo)的方式傳遞給主軸;主軸套筒外端有螺旋形凹槽,其中通有 冷卻液,會帶走一部分熱量;主軸箱體與主軸之間也會發(fā)生熱量的交換。機(jī)床主軸在 運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到上述熱量的影響,發(fā)生熱膨脹、熱收縮等變形,直接地影響了機(jī)床的 加工精度。所以,本章主要研宄的內(nèi)容為主軸、主軸軸承、主軸傳動齒輪以及機(jī)床主 軸箱等零件相互之間的影響,最后,將這些零件的裝配體整體作為有限元熱分析研宄 對象,得出機(jī)床主軸箱的溫度場分布以及熱變形情況。
TH6213臥式鏜銑加工中心采用的是臥式機(jī)械主軸箱,如圖3.2所示。主軸通過主 軸齒輪與ZF箱中的傳動齒輪相連接,然后通過軸承固定在主軸箱之內(nèi),主軸箱通過 滑軌與機(jī)床床體連接。主軸箱尺寸如圖3.2所示:
在機(jī)床有限元三維建模過程中,模型中較小的,或者對機(jī)床傳熱、散熱不起作用 或者作用很小的圓角、螺紋、凸臺、倒角以及細(xì)小的溝槽等特征忽略,這樣可以避免 在有限元分析過程中,因?yàn)檫@些細(xì)小的特征而產(chǎn)生大量的節(jié)點(diǎn)和單元,從而有效地縮 短計(jì)算時間,同時,也保證了有限元模擬分析的精度。
2024-11
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2024-11
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