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熱応力解析によるフライス盤の熱ひずみ予測
公開日：2020年01月
工作機械には様々な熱源が内外に存在し、熱的要素による精度変化を引き起こします。熱変形による精度の悪化を抑制するには、各所の熱変形が打ち消しあうような構造の検討が必要です。このような場合に役立つのが、熱ひずみを簡単に求められる「伝熱－構造連成解析」です。本資料ではフライス盤の主軸頭の熱ひずみを伝熱－構造連成解析により予測し、熱変形に頑強な構造を検討した例をご紹介します。
目次
- はじめに
- 解析の目的・背景
- 解析手法
- 解析モデルと解析条件
- 解析モデル
- 解析条件
- 解析結果
- 使用ソフトウェア
フライス盤の主軸頭の熱ひずみの伝熱－構造連成解析
モーターの小型化による発熱の増大や、要求される切削精度の向上によって、熱変形を抑えるような構造が必要となっています。熱変形を抑えるために、主軸の熱変形が打ち消しあうように主軸頭を分割するような構造とするのが基本的な戦略となります。このような構造を検討するにあたり、Ansys Workbenchの「伝熱－構造連成解析」を利用すると簡単に設計検証することができます。
主軸頭の2Dモデル解析
基本構造の設計検証をすばやく行うために、主軸頭を2Dモデルで解析することで解析規模を削減し、解析時間を短縮する手法を採用しています。何度も繰り返し設計と解析を検証することで、設計品質の向上が期待できます。
主軸部の熱変形量の可視化
伝熱－構造連成解析によって、主軸部の熱変形量を求めたところ、主軸を分割した方が38%も熱変形が少なくなっていることが確認できました。解析規模にもよりますが、ここでは数分程度の解析時間で結果が得られています。
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