机床产业是现代制造业的基础,工业发展中大型设备的加工不仅需要大型机床,还需要多种功能部件的参与。国内外批量生产的数控平旋盘功能部件,基本结构相差不大;但是国内生产的数控平旋盘加工质量不高,加工性能不稳定,难以适用于中高档机床。本文通过理论分析与实验相结合的方法,系统研究数控平旋盘的温度场分布、热变形以及静平衡性能,提高了数控平旋盘的加工性能。(1)系统分析数控平旋盘的传动系统,得出其不同转速下热源和热边界条件,对数控平旋盘有限元模型施加已确定的热源和热边界条件,有限元模型最高转速下的热平衡温度为40.75 ℃。通过测温实验检测得出数控平旋盘在不同转速下的温升,结合测温实验修正最高转速的热边界条件,修正模型的热平衡温度为31.54 ℃,其计算值与实验值的最大误差为1.52%。修正模型能够准确反映温度场分布情况。(2)运用有限元软件计算数控平旋盘最高转速下的热变形。固定体和旋转体的最大变形分别为25.04 μm和24.63μm,旋转体悬伸端的径跳和端跳分别为4.84 μm与2.13μ m。数控平旋盘温度场分布的轴不对称性是径跳和端跳较大的主要因素,需要进一步的结构优化。(3)通过在固定体上增设开口改善散热条件,减少了数控平旋盘的热变形。运用有限元软件参数化开口模型,以端跳和径跳降低为目标,开口形状、大小以及位置为设计变量,固定体的二阶固频基本不变为约束条件。最优开口模型为矩形,其宽度和高度分别为130 mm和30 mm,最优位置在距离电机输出轴左端挡板70.68 mm,电机安装基底29.76 mm处。径跳由原来的4.84 μm减少为4.57 μm,降低了 5.58%;端跳由原来的2.13 μm减少为1.86μm,降低了 12.68%,优化效果明显。(4)根据数控平旋盘的结构特点,理论分析其静平衡条件和平衡误差,建立了数控平旋盘配重块反查表和平衡误差表。提出一种新型传动方式,使数控平旋盘自身具有良好的平衡性能,通过试切实验验证新型传动方式的可行性,提高了数控平旋盘的加工质量和精度。数控平旋盘热特性和结构优化分析,减少了数控平旋盘的温升和热变形;新型传动方式自身具有良好的静平衡,避免了配重块方案复杂的查表过程和静平衡的不连续性,提高了数控平旋盘的平衡性能和加工性能。