【摘要】：零傳動(dòng)滾齒機(jī)作為現(xiàn)代化的齒輪加工機(jī)床,采用了“零傳動(dòng)”技術(shù),消除了從電機(jī)到輸出軸之間的多段傳動(dòng)鏈,有效地降低了機(jī)床幾何誤差帶來(lái)的加工精度影響。但是工件主軸和滾刀主軸均采用電主軸結(jié)構(gòu),致使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱問(wèn)題更加突出,在加工總誤差中熱誤差的占比到達(dá)70%左右。本課題以零傳動(dòng)滾齒機(jī)YK3610為研究對(duì)象,以理論分析與仿真試驗(yàn)相結(jié)合的手段對(duì)零傳動(dòng)滾齒機(jī)進(jìn)行熱特性分析,以此得到主軸熱變形規(guī)律。首先介紹了零傳動(dòng)滾齒機(jī)的整體結(jié)構(gòu)與性能,并分別描述了傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床床身和排屑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性。著重分析了工件主軸與滾刀主軸的結(jié)構(gòu),包括內(nèi)置電機(jī)的選用與冷卻、軸承的選型與預(yù)緊、工件的夾緊以及刀桿的配置。分析了零傳動(dòng)滾齒機(jī)的發(fā)熱熱源,得出主要熱源為主軸系統(tǒng)的發(fā)熱,分析計(jì)算了電機(jī)的損耗發(fā)熱與軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦熱。在分析了主軸內(nèi)部熱源的布局方式之后,找出了熱源的各個(gè)傳熱方式,主要散熱方式有:定子外殼與冷卻水之間的對(duì)流換熱;定轉(zhuǎn)子之間氣體的對(duì)流換熱;轉(zhuǎn)子兩端和氣體的熱交換;主軸殼體與環(huán)境之間的換熱;軸承內(nèi)滾動(dòng)體與滾道的導(dǎo)熱。運(yùn)用熱力學(xué)理論對(duì)每種散熱方式都進(jìn)行了分析與計(jì)算,從而研究出了主軸整體的散熱能力。運(yùn)用ANSYS分析軟件進(jìn)行主軸模型的穩(wěn)態(tài)熱分析,得到了工件主軸與滾刀主軸穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度場(chǎng)分布。之后進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析并觀察主軸熱變形量。由分析結(jié)果可知工件主軸軸芯沿X方向變形量很小。而沿Y方向和Z方向變形量較大;滾刀主軸軸芯沿Z方向變形量很小,而沿X方向和Y方向變形較大。根據(jù)變形數(shù)據(jù)分析齒輪加工可能產(chǎn)生的熱誤差。采用了結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以減少主軸熱變形。工件主軸是將尾部支架連接處的螺釘連接改為銷連接,使外殼的固定模式由完全固定改為沿Z軸的軸向移動(dòng);滾刀主軸是改變前端推力角接觸球軸承與圓柱滾子軸承的位置,使更多的軸芯變形量向后端延伸。再次進(jìn)行仿真分析后的結(jié)果顯示,工件主軸軸芯的彎曲變形明顯改善,滾刀主軸軸芯前端的變形量得到控制。因此該方案有效地提高了工件的加工精度。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG612

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本文編號(hào)：2750210