回油槽结构对高速插齿机静压主轴性能影响研究

作     者：焦宇泽 李栋 戚厚军 奚浩然 邢侃 JIAO Yuze;LI Dong;QI Houjun;XI Haoran;XING Kan

作者机构：天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 天津市高端智能数控机床工程研究中心天津300222 天津第一机床有限公司天津300385 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第2期

页      面：183-193页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：天津市新一代人工智能科技重大专项(21ZXJBGX00020) 天津市研究生科研创新项目(2022SKYZ013,2022SKYZ011) 天津市教委科研计划项目(2022ZD019) 

主　　题：静压主轴 回油槽结构 黏性生热 流固耦合模型 油膜承载力 油膜刚度 轴套变形量 

摘      要：为提高数控高速插齿机静压主轴工作性能,以摩擦学和流体力学理论为基础,通过理论分析、数值模拟,探究了不同工况条件下有、无回油槽对静压主轴性能的影响规律。首先,建立了有、无回油槽油膜流体仿真模型和流固耦合模型,基于实际工况参数进行了仿真计算,探究了有、无回油槽对油膜承载力、刚度、剪切力和轴套最大变形量的影响规律;然后,利用瞬态计算,分析了在10次冲程运动内有、无回油槽结构对静压主轴油膜黏性生热现象的影响,探究了相同工况下不同回油槽形状对油膜承载力与刚度的影响;最后,搭建了静压导轨实验平台,通过实验数据证明了有限元仿真模型的有效性。研究结果表明:添加回油槽结构可以使油膜承载力和刚度提升约1.5倍,可小幅降低油膜黏性阻力,并使油膜平均温度保持稳定;在低偏心率时,无回油槽轴套相对有回油槽轴套变形量最大相差40%,高偏心率时则相反;偏心率较低时,回油槽形状对油膜刚度影响相对较大。该研究可为高速插齿机静压主轴结构参数优化和工程应用提供参考。