軸芯冷卻對電主軸熱-機械特性影響機制

    軸芯冷卻對電主軸熱-機械特性影響機制如圖所示。

    電主軸內(nèi)部熱源主要是電機定子、轉(zhuǎn)子和軸承。常規(guī)電主軸采用螺旋冷卻套對定子進行冷卻，而轉(zhuǎn)子和軸承無冷卻。在高速、長時間加工狀態(tài)下，電主軸系統(tǒng)內(nèi)部溫升不均勻?qū)е螺S承座、軸芯、軸承內(nèi)外圈及滾動體發(fā)生熱變形，同時軸承內(nèi)圈發(fā)生離心膨脹變形。

    熱效應(yīng)和離心效應(yīng)共同作用，減小了軸承內(nèi)部間隙，一方面產(chǎn)生了熱誘導(dǎo)預(yù)緊力，增大了軸承滾動體與內(nèi)外圈之間的接觸載荷，導(dǎo)致軸承滾動體與內(nèi)外圈之間的接觸剛度增大，進而增大了軸承徑向支撐剛度，在主軸離心、陀螺效應(yīng)的共同作用下，最終影響電主軸系統(tǒng)機械特性。

    另一方面，軸承內(nèi)部間隙減小，加劇了滾動體與內(nèi)外圈之間的接觸摩擦力矩，其發(fā)熱量增大，進一步導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高，影響電主軸系統(tǒng)熱特性。而當(dāng)進行軸芯冷卻時，減小了系統(tǒng)內(nèi)部溫升和各部件熱變形，改變了軸承內(nèi)部間隙，影響電主軸熱特性和機械特性。