轴芯冷却对电主轴热-机械特性影响机制

    轴芯冷却对电主轴热-机械特性影响机制如图所示。

    电主轴内部热源主要是电机定子、转子和轴承。常规电主轴采用螺旋冷却套对定子进行冷却，而转子和轴承无冷却。在高速、长时间加工状态下，电主轴系统内部温升不均匀导致轴承座、轴芯、轴承内外圈及滚动体发生热变形，同时轴承内圈发生离心膨胀变形。

    热效应和离心效应共同作用，减小了轴承内部间隙，一方面产生了热诱导预紧力，增大了轴承滚动体与内外圈之间的接触载荷，导致轴承滚动体与内外圈之间的接触刚度增大，进而增大了轴承径向支撑刚度，在主轴离心、陀螺效应的共同作用下，最终影响电主轴系统机械特性。

    另一方面，轴承内部间隙减小，加剧了滚动体与内外圈之间的接触摩擦力矩，其发热量增大，进一步导致系统温度升高，影响电主轴系统热特性。而当进行轴芯冷却时，减小了系统内部温升和各部件热变形，改变了轴承内部间隙，影响电主轴热特性和机械特性。