旋风硬铣滚珠丝杠温度场仿真.pdf

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1、第11期组合机床与自动化加工技术N0．112012年11月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueNOV．2012文章编号：1001—2265(2012)11—0018—03旋风硬铣滚珠丝杠温度场仿真李彦凤，宋健，宋现春，姜洪奎(1．山东大学a．机械工程学院；b．数学学院，济南250014；2．山东建筑大学机电工程学院，济南250101)摘要：滚珠丝杠是数控机床、精密仪器和仪表等设备的关键零部件。旋风铣削是一种新型高效的螺纹制造技术。论文以传热学为基础研究了滚珠丝杠旋风硬铣过程中的内部热传导方程，给出ANSYS仿

2、真结果，仿真结果表明丝杠表面与内部的温度分布规律是一致的。分析了影响温度分布的因素，为滚珠丝杠旋风硬铣过程中热变形误差的补偿提供了基础。关键词：滚珠丝杠；旋风硬铣；温度场；ANSYS中图分类号：TH16文献标识码：ATemperatureFieldSimulationofBallScrewWhirlwindMillingLIYan．feng’，SONGJian，SONGXian．chun，JIANGHong．kui(1a．SchoolofMechanicalEngineering；lb．SchoolofMathematics，ShandongUniversity，Jina

3、n250014，Chi—na；2．SchoolofMechanicalandElectronicEnginnering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)Abstract：BallscrewisthekeypartsofNCmachine．preciseinstrumentandmanykindsofmechanicalde．vices．Whirlwindmillingisanewandeffectivethreadmanufacturetechnology．Thisarticlestudiesthein．ternal

4、heatconductionequationsofwhirlwindmillingballscrewbasedonHeatTransfer。providedANSYSsimulationresult．Thesimulationresultsshowthatthesurfacetemperaturedistributionruleandinternalternperaturedistributionruleofaballscrewisconsistent．Thearticleanalyzestheinfluencefactorsofthethermalelongation．

5、Itprovidesabasisforcompensatingthethermaldeformationerrorofwhirlwindmillingballscrew．Keywords：ballscrew；whirlwindmilling；temperaturefield；ANSYS程中工件的热变形进行有效的控制。本文以传热学0引言为基础，建立了螺纹硬铣加工过程中丝杠上的热传旋风硬铣加工是建立在德国切削物理学家萨洛导方程，并用ANSYS进行仿真，得到了丝杠的温度分蒙(CarlSalomon)的高速切削理论基础上的一种新布情况，为进一步分析硬铣加工过程中丝杠的热变型高效环

6、保的先进加工方法，可以对高硬度(42HRC形规律，进行螺距误差补偿提供了理论基础。一65HRC)金属材料直接进行铣削加工⋯。高速旋1旋风硬铣螺纹原理风硬铣加工滚珠丝杠螺纹时，旋铣刀在封闭环境中高速旋铣，噪声小，无油切屑便于集中处理，对环境旋风硬铣丝杠螺纹时，用安装在刀盘上的多把污染小，一次加工就能达到精度、齿形和表面质量的(6～8把)成形刀具，借助于刀盘旋转中心与工件中要求，加工效率是螺纹磨削加工的5～8倍。旋风铣心的偏移量e来构成渐进式的高速切削(如图1)。床在加工过程中火花四溅，切屑局部呈现为柑红色，刀盘的旋转轴线相对于工件的轴线倾斜一个螺旋升切削区温度高达800℃以

7、上，单位时间内切削区域会角口，加工时，工件以低速旋转，刀盘与工件同向高速产生大量的热。虽然大部分铣削热被切屑带走和经旋转，工件每转360度，刀盘纵向进给一个导程，从高速旋转的刀具散热，仍有部分热量传人工件，使工而铣出螺纹。刀盘上有多把成形刀具，但只能依次由件温度升高。丝杠螺纹硬铣加工完成后，表面温度一把刀具参加切削。切削余量由每把刀具合理分配，升高平均在20℃左右。硬铣过程中，铣削热引起工切屑厚度的渐进式变化使切削力减小，而偏心量e使件热变形而形成的螺距误差是重要的误差来源之尚未进入切削区的刀具有充分的散热时间，这就十分一。为