机床主轴热设计研究综述

简介

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件，其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度，是影响机床精度提升的最重要因素。因此，在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响，对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中，国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索，基于热设计的过程可以分成三部分内容：热态特性分析方法，热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性（如温度场分布、热变形、热平衡时间等）建模与分析获取必要的参数，然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施，获得较佳的主轴热态特性，最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果，整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开，分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点，并对未来的研究趋势进行了展望。