孙 军，李芷萱，田 鑫

（沈阳建筑大学 交通与机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

0 引言

滚珠丝杠起到精密传动与定位作用。由于其传动效率高、定位精度好、运行平稳、使用寿命长等特点被广泛应用。但是，随着进给速度越来越快，产生摩擦热也越来越多，随之而来的是热变形越来越大。由温升引起的热变形是定位误差的主要影响因素。本文中，用移动热源的方法模拟丝杠真实移动情况，建立丝杠的有限元模型，用热流密度替代热源产热对其进行温度场和热变形分析。通过施加不同循环次数的移动热载荷，找到丝杠到达热平衡的时间。通过对布置在热敏感区的节点的温度变量与丝杠热特性的相关性分析，实现布置测温点数量和位置的优化。为后续热补偿补偿模型的建立提供理论支持[1]。

1 数控镗铣加工中心滚珠丝杠进给系统热分析理论基础

1.1 基于SolidWorks 的进给系统模型

以TX1600 数控镗铣加工中心为研究对象，对其滚珠丝杠进给系统进行三维建模，去掉丝杠轴上的退刀槽、倒角、丝杠端部的螺栓孔和用于与锁紧螺母联接的螺纹, 忽略丝杠上的螺纹，将丝杠视为光轴，并把轴承内圈作为模型的一部分考虑。

1.2 滚珠丝杠热特性分析边界条件[2]

滚动轴承的摩擦热主要是由于其摩擦力矩产生的，其发热量：

Q=nM/9550

式中：Q—单位时间内轴承发热量（W）；M—摩擦力矩（N·m）；n—轴承转速（r/min）。

总摩擦力矩可根据Palmgren 试验结果，得出的摩擦力矩经验公式：

M=M0+M1

机床外表面与流体接触后，就要发生热交换，这是机床的主要放热形式。……