基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法研究

来源：机床与液压杂志2022年第15期北京时间：

作者：梁健伟，黄美发，唐哲敏，苟国秋

单位：桂林电子科技大学机电工程学院；桂林电子科技大学机电工程学院,广西制造系统与先进制造技术重点实验室；桂林电子科技大学机电工程学院；桂林电子科技大学机电工程学院

摘要：机床主轴的公差建模很少同时考虑切削力与摩擦热耦合变形的影响，导致公差模型与工程实际存在较大差异，难以保证机床主轴加工精度的问题。为此，研究一种基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法。根据机床主轴的实际工况，运用小位移旋量理论表达特征的几何变动，建立主轴原始几何误差的Jacobian-Torsor公差模型；根据几何变动修正Jacobian-Torsor公差建模，增加典型配合特征的公差变动表示模型；利用ANSYS计算主轴在切削力与摩擦热耦合作用下的变形量；将结果引入修正的Jacobian-Torsor模型，得到热力耦合变形下的机床主轴公差模型。结果表明：主轴与轴承的装配间隙在径向y方向上的平动量减少0.009 mm，沿着径向的转动量减少0.000 8 mm，过盈增大，加快了主轴的磨损，影响主轴的回转精度。所设计的模型可为机床主轴的公差设计提供参考，并可预测和改善主轴的工作性能。

关键词：热力耦合变形;雅可比旋量;有限元仿真;公差建模

基金资助：国家自然科学基金地区科学基金项目（51765012）；广西研究生教育创新计划项目（YCSW2020163）