第11期 2016年11月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265（2016)11=002803
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2016.11.008
No.11 Nov.2016
TX1600G镗铣加工中心工作台进给系统耦合
温度场的分析与研究
李兴山，吴德莉，祝振林
（沈阳理工大学机械工程学院，沈阳110159）
摘要：针对进给系统存在的热载荷引起的热变形问题，建立TX1600G镗铣加工中心工作台进给系统的热结构耦合模型，在系统稳态温度场分析的基础上对其进行了热结构耦合分析。分析进给系统的温度场和热变形，得出轴承发热对系统热变形影响最大，而系统热变形对机床Y轴精度影响较大的结论：提出采用中空丝杠来减小热变形，使丝杠轴的变形减少了约42%，系统其他零部件的变形减少了约30%。
关键词：鐘铣加工中心；进给系统；热-结构耦合
中图分类号：TH133.2;TG659
文献标识码：A
Analysis of the Coupling Temperature Field for the Table Feeding System of
TX1600G Boring-Milling Machining Center LI Xing-shan, WU De-li, ZHU Zhen-lin
(School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China)
Abstract : In view of thermal deformation caused by heat load in the feeding system, the thermal-structure coupling model for the table feeding system of TX1600G boring-milling machining center is established, and thermal-structure coupling analysis is conducted based on temperature field analysis. The steady temperature field and thermal deformation of the feeding system indicate that the heat output of bearings has the largest effect on the deformation of the system and the thermal deformation affects the Y-axis precision machine too greatly. And using hollow screw to reduce thermal deformation has been put forward, so that the deforma-
tion of the screw is reduced by about 42% , the deformation of other parts is decreased by about 30% . Key words: boring-milling machining center; feeding system; thermal-structure coupling
0引言
机床进给系统处于机床加工传动链的最后一环，其热变形将直接影响机床的加工精度。研究分析表明，热误差占机床总误差的40%~70%1]。因此研究进给系统热特性，找出其温度分布及热变形规律，对于热误差补偿，提高机床加工精度具有重要的意义[2]。
国内外研究者已经对进给系统热特性进行了相关的研究：Kmisk等通过有限元法建立机床滚珠丝杠进给系统的温度场了。郑州大学的郭松路等对加工中心进给系统的热特性进行研究4。
本文以TX1600G工作台进给系统为研究对象，用有限元软件ANSYSWorkbench对其进行热-结构耦合分析，综合考虑热和结构载荷的影响得到更符合工
收稿日期：20150602；修回日期：2015-0625
况与可靠性要求的分析结果。 1工作台进给系统结构
TX1600G采用龙门式铣削结构与卧式镗削结构相结合的结构布局，主要由床身、立柱、工作台、滑台、滑枕以及主轴箱等组成，
镗铣加工中心工作台进给系统主要由床身、工作台、导轨副、滚珠丝杠副等零部件组成。进给系统采用伺服电机通过联轴器直接驱动，由滚珠丝杠副带动工作台沿Z轴运动，行程为1750mm，工作台也可旋转。为有限元分析考虑，适当简化床身，将丝杠简化成等直径的阶梯光轴，轴承简化成等直径的空心圆柱体，忽略倒角、圆角、小孔等不重要的特征[5」，简化后剖开的模型见图1。
*基金项目：国家863项目（2012AA041303）；辽宁省自然科学基金资助项目（201602645）
作者简介：李兴山(1971一），男，辽宁鞍山人，沈阳理工大学教投，博士，研究方向为并联机床，虚拟样机、CAD/CAM应用技术，（E-mail)Ixs7241@
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