高速电主轴热-结构耦合及选材分析

来源：机床与液压杂志2023年第4期北京时间：

作者：问梦飞，钟建琳，彭宝营，王鹏家，王增新

单位：北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；北京超同步股份有限公司

摘要：高速电主轴热变形问题一直是影响加工精度的重要因素。为降低电主轴的温升和轴向热伸长量，对某电主轴的热源及热边界条件进行分析，利用ANSYS Workbench软件进行热-结构耦合仿真，得到电主轴温度场和热结构耦合场；搭建实验台测试电主轴系统的温度场和轴向热伸长，验证有限元模型建立的正确性。最后选用38CrMoAl、ZrO2、Si3N4、玻璃陶瓷作为主轴材料进行热-结构耦合对比分析。结果表明：陶瓷材料在热态性能方面优于钢材，玻璃陶瓷材料热态性能最好。

关键词：高速电主轴;热变形;热-结构耦合;陶瓷材料

基金资助：北京市科技计划项目(Z191100002019004);北京市教委科技计划一般项目（KM202011232012）