基于ANSYS的加工中心进给系统热特性分析.pdf

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1、第l2期组合机床与自动化加工技术No．122013年l2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2013文章编号：1001—2265(2013)12—0021—04基于ANSYS的加工中心进给系统热特性分析冰郭松路，盛艳君，刘德平(1．郑州大学机电一体化研究所，郑州450001；2．新乡职业技术学院数控技术系，河南新乡453006)摘要：以高速CX系列立式车铣复合加工中心CX8075的z轴滚珠丝杠进给系统为研究对象，在Solidworks中建立其三维实体模型，并对其进行简化处理，运用A

2、NSYS建立其接近于实际工况的三维有限元模型，分析滚珠丝杠热源，确定其边界条件，对其进行热特性分析，并在求出的温度场基础上进行滚珠丝杠的热一结构耦合分析，进而计算出丝杠轴在正常工作条件下的热变形，为进一步进行热变形补偿提供依据。关键词：ANSYS；滚珠丝杠；热一结构耦合分析；热变形中图分类号：TH132．1；TG502文献标识码：AThermalFiniteElementAnalysisofFeedingSystemoftheMachiningCenterBasedonANSYSGU0Song—lu，SHENGYan—jun，LIUDe—ping(1．M

3、echatronicsInstitute，ZhengZhouUniversity，Zhengzhou450001，China2．Departmentofnumericalcontroltechnique，XinXiangVocationalandTechnicalCollege，XinxiangHenan453006，China)Abstract：TakingtheZ-directionballscrewfeedingsystemofthehigh—speedCXseriesverticalmachiningcenterCX8075astheresear

4、chobject，thethreedimensionalmodelofthefeedingsystemisbuiltinSolid—works．Themodelissimplifiedbasedontheactualworkingconditions，anditwillbeimportedintoANSYSinwhichthefiniteelementmodelisestablished．Aftertheanalyzingofthethermalresourceandtheboundaryconditions，thesteady—statetempera

5、turefieldiscalculated．Basedonthetemperaturefield，thethermal·struc—turecouplinganalyzationofballscrewiscarriedout．Thusthethermaldeformationofballscrewthatisundernormalworkingconditionsissolvedexactly．Itwillprovidereferencetotheerrorcompensationofthermaldeformation．Keywords：ANSYS；b

6、allscrew；thermal—structurecouplinganalysis；thermaldeformation主要参数为：铣削电主轴的最高转速≥12000r／min；车O引言削主轴最高转速≥800r／min(~b800mm)，500r／minCX系列立式车铣复合加工中心是国家重大科技(~bl000mm)；进给系统的快移速度(X／Y／Z轴)≥专项的一个重要课题，一直以来对它的研究与改进都60m／min。以CX8075的z轴滚珠丝杠进给系统为没有间断过。机床的高速化，不仅要求主轴转速的高研究对象，利用ANSYS对其进行稳态热分析，在此基速化，还要

7、求有较高的进给速度与之相适应。滚珠丝础上进行热一结构耦合分析，求其温度分布及热变形杠在高速旋转下，与螺母及两端支撑轴承之间将产生规律。大量的摩擦热，从而引起温升。温度的升高以及温度1有限元模型建立场的不均匀分布将引起滚珠丝杠的热变形，使工件与刀具的相对位置发生变化，出现加工误差，从而导致机要利用ANSYS对CX8075加工中心进给系统进行床加工精度降低”。因此，分析机床滚珠丝杠进给系热特性分析，首先需建立其三维实体模型。虽然AN．统的热特性，找出进给系统温度分布及热变形规律，对SYS自身也带有三维建模功能，但对于一些较复杂的于进一步进行热误差补偿，提高机

8、床加工精度具有非模型，其建模效率并不高，所以利用Solidworks来建立常重要