雷春丽，赵明齐，贾希斌，巩宝儒

(兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730050)

电主轴作为机床的关键部件，对机床的整体加工性能起着决定性作用。电主轴内置电机和轴承的发热不可避免，由此引起的热变形若得不到及时处理，会严重影响电主轴的加工精度。因此，对电主轴温升及热变形的研究是十分必要的。

国内外学者对电主轴热态特性进行了研究。Bossmanns等[1]建立了高速电主轴的有限差分热模型，并基于此模型对电主轴进行了稳态和瞬态温度场分析；Holkup 等[2]用有限元方法建立了电主轴的热-机耦合模型，经过实验验证的热-机耦合模型可以预示实际工作状态下主轴温度分布、热位移；陈小安等[3]建立了一种考虑系统热响应和预紧方式影响的角接触球轴承热-机耦合动力学模型，分析了运行状态下主轴轴承的摩擦损耗及动态支承刚度，理论计算和试验结果表明模型具有足够的精度；邢军强等[4]基于3D流场模型对转子空气摩擦损耗与电机转子转速、表面粗糙度等进行了分析，并通过实验验证了方法的有效性。另外，文献[5]～[8]利用有限元分析软件对电主轴进行热-结构分析，得到了电主轴温升和热变形的变化规律。综上所述，虽然对电主轴热态特性模型的研究取得了丰硕的成果，但具体分析定转子表面粗糙度因素对电主轴热态特性影响的文献较少。本文基于有限元方法，在考虑定、转子表面粗糙度对电主轴换热系数及空气摩擦损耗影响的基础上，建立了电主轴单元模型，详细研究了考虑定、转子表面粗糙度时电主轴系统温度场及热变形的分布规律。……