论文标题

机床主轴单元热误差形成机理及影响因素研究

学科类别

机械工程

答辩人

董艳方

导师

周祖德 教授

答辩时间

2017-05-11   上午8:30

答辩地点

机电学院4楼会议室

简介

主轴单元作为机床的核心部件，直接带动刀具或工件旋转，其支承结构产生的大量热量、不良的散热条件、组件多样的材料属性、复杂的结构与主轴承受的切削力及支承轴承自身安装误差等因素共同作用，造成了机床主轴系统复杂的热变形特性及目前机床加工工件表面质量难以提升的现状。对此，本文致力于探索作为主轴系统关键组件的轴承在不同转速、不同预紧力及真实加工工况下的运行特性与主轴热误差之间的关系；分析支承轴承温度场与切削力、主轴热误差与支承轴承安装误差之间关系；以及研究轴承预紧力优化方法等内容，以保障主轴具有良好的运行动态特性，最终为提升数控机床精度提供有效途径。本文利用有限元分析了不同转速及轴承预紧力下的主轴热偏移量，特别求解了轴承套圈与滚动体之间的接触载荷变形系数，及接触椭圆长半轴、短半轴与接触角之间的关系；从内部功率损耗机理出发，分析了主轴支承轴承在切削力及自身安装误差影响下的温度场分布情况，并通过搭建的主轴系统进行了实验验证，通过对比，进一步确定了轴承预紧力、主轴切削力及轴承安装误差对主轴热偏移量的影响。最后在分析轴承预紧力对主轴刚度、轴承疲劳寿命、温升及滚动体打滑的基础上，提出了适用于机械主轴系统的轴承预紧力新方法。

答辩委员会

主席：

陈幼平  教授         华中科技大学

委员：

      程志毅  教授         武 汉 大 学

谭跃刚  教授         武汉理工大学

刘明尧  教授         武汉理工大学

胡业发  教授         武汉理工大学

秘书：

 韩雪 讲师           武汉理工大学