机床进给系统生热理论建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机床进给系统生热理论建模方法，包括如下步骤：步骤一：根据机床进给系统零部件生热机理求出生热量；步骤二：将生热量除以体积或表面积转化为生热率或热流密度。本发明专利技术采用该方法可以方便地求出各部件的生热值，为CAE热分析提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机床生热理论建模方法，特别是一种机床进给系统生热理论建模方法。
技术介绍
机床热变形是机床生热和散热综合作用的结果。机床的内生热源由进给系统生热及电主轴生热组成，进给系统生热主要包括支撑轴承旋转产生的摩擦热、丝杠螺母旋转产生的摩擦热、导轨滑块相对运动产生的摩擦热及进给电机发热。在CAE热分析时，这些热源以生热率或热流密度的形式加载到有限元模型上，其理论模型的建立就显得越来越重要。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种机床进给系统生热理论建模方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种机床进给系统生热理论建模方法，包括如下步骤：步骤一：根据机床进给系统零部件生热机理求出生热量；步骤二：将生热量除以体积或表面积转化为生热率或热流密度。附图说明图1为卧式加工中心结构示意图；图2为进给系统结构示意图；具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：以某卧式加工中心为例，,进给系统请参阅图2，进给系统有导轨滑块、轴承、电机、丝杠螺母组成。电机选用发那科系统电机aiF30/3000，轴承型号选为50TAC100BDFDC10PN7A，导轨型号为施尼博格MONORAILMRB55-3058，滚珠丝杠选为NSK公司的EM6316-4E。工况为：快移速度为10。针对每个零部件分别建立生热模型。1.导轨滑块生热主要来源导轨滑块的滑动摩檫生热或滚动摩擦生热，在有限元分析时以热流密度的形式加载到有限元模型上，其生热量都可通过经典摩擦公式计算，只是滑动摩檫与滚动摩擦理的摩擦系数不同，其理论模型如下：2.轴承生热主要由滚珠与滚道间的摩擦生热和润滑剂的粘性摩擦生热所组成，在有限元分析时，将轴承的滚珠几何模型等效为一个圆环，并以生热率的形式加载到滚珠上，其生热量通过Palmgren公式[54-57]计算,理论模型如下：其中摩擦力矩的计算公式如下：M＝M0+M1润滑剂的粘性摩擦力矩计算滚珠与滚道间的摩擦力矩计算M1＝f1Fβdmf1的取值由轴承类型和载荷来决定，其计算公式如下：Fβ的取值由作用力的大小和方向决定，其计算公式如下：f1中z、y由轴承类型和接触角决定，其大小按表2-1选取表2-1轴承参数选取Table2-2Selectionofbearingparameters3.丝杠螺母的生热来源于轴承生热来源类似，主要由滚珠与滚道间的摩擦生热、润滑剂的粘性摩擦生热、预紧力所产生的附加力矩所组成，其中前两个生热计算与轴承相同，而由预紧力所产生的附加力矩计算公式如下：在有限元分析时，丝杠螺母的生热载荷以热流密度的形式加载到螺母的内表面有限元模型上。4.电机的生热主要来源于电机内部的铜耗、铁耗及附加损耗，在有限元分析时，以生热率的形式加载到有限元模型上，其计算公式如下：根据以上公式求得导轨滑块的热流密度为354.7Wm-2，轴承的生热率为70836.99Wm-3，电机的生热率为3377.7Wm-3，螺母的热流密度为177Wm-2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床进给系统生热理论建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据机床进给系统零部件生热机理求出生热量；步骤二：将生热量除以体积或表面积转化为生热率或热流密度。

【技术特征摘要】
1.一种机床进给系统生热理论建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：根据机床进给系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，吕术亮，
申请(专利权)人：鼎奇天津主轴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12