精密镗床进给轴差异化主动冷却方法

作者：赵亮; 王孟超; 雷默涵; 任宏迪; 张鑫; 杨军^*; 梅雪松

来源：西安交通大学学报, 2022, 56(02): 91-100.

• 进给轴系统
• 主动冷却
• 热误差
• 冷却控制

针对精密镗床双驱丝杠进给轴连续运行时发热严重导致热误差较大的问题，提出了进给轴热源的差异化主动冷却方法。首先，确定了进给轴主要热源部位为轴承、电机和丝杠螺母副，分析了进给轴热源生热和散热机理，确定了关键边界条件，建立起主动冷却下的热流固耦合仿真模型；然后，设计了内置流道的冷却板并安装于热源处，每一冷却板分别设置冷却回路并通入4号主轴油作为冷却剂，每一冷却回路单独配置油箱进行独立调温；最后，建立了进给轴的轴承、电机及丝杠螺母等热源生热模型，精确匹配各热源生热率来控制冷却系统中进出口冷却液的温度，从而差异化地带走不同热源处所产生的热量以控制各部位温度，减小热误差。实验结果表明：与进给轴无冷却时对比，采用差异化主动冷却方法，最大热误差下降了58.56%以上；与恒温冷却方法相比，最大热误差下降了34.55%;同时缩短了热误差的稳定时间，表明该进给轴主动冷却方法能有效减小进给轴热误差。

• 单位
  西安交通大学; 西安理工大学