皮带轴是加工中心关键部件之一，皮带轴工作时，主轴内部热源主要由轴承的高速旋转摩擦产生热量，主轴各个部分会产生不同程度的温度变化。当温度上升后，主轴和机床其他部件的空间相对位置和尺寸都将与开机前有所不同，因而形成不同的温度场，产生热交换，如不及时对主轴系统进行冷却，必将对精密部件产生不同程度的热变形，导致加工误差。尤其是高速主轴，热变形引起的误差尤为突出。
目前国内外主要研究为电主轴，而高速皮带轴较少。本文以高速加工中心皮带轴为研究对象，通过有限元分析软件，建立了高速加工中心皮带轴三维模型，分别对主轴以及轴承进行瞬态、稳态热分析，了解主轴整体的温度分布情况。通过本文分析和计算，为高速加工中心皮带轴提供一种理论分析以及仿真方法，使设计者可以根据发热量计算预测皮带轴的温升，为加工中心皮带轴优化设计奠定基础。
皮带轴内部结构
本文加工中心皮带轴简介:主轴用于立式加工
中心，主轴锥孔为BT50，主轴拉刀为四瓣爪式拉紧，轴承内填NlIU15润滑脂，循环水冷。图1是试验用加工中心皮带轴剖面图。
主轴稳态热分析时结果分析
电主轴的稳态热分析在以下条件下进行:
(1)环境温度为T=25℃ ;
(2)电主轴转速为n =4500r/rnino
将计算所得的热量，初始边界条件和接触热阻加载到轴系三维模型上，得到加工中心皮带轴轴系的稳态温度场分布情况，如图6所示。
从图6可得出:整个轴系中，前、后轴承温度高于整个主轴的温度前轴承最高温度为318. 2K，即45℃，后轴承最高温度为316. 5 K，即43.4℃，前后轴承最高温度都在的工作温度范围内，两者相对环境温度(25℃)的温升分别为20℃和18.4℃ ,温升小于25℃符合国标。该加工中心皮带轴山于采用的是脂润滑，轴承高速旋转时产生摩擦，进而转换为热址,而轴承本身由密封圈封闭空间更小，无法与周围空
气直接接触对流，主要传热方式以辐射传热和循环冷却水为主，因此轴承处的温度也比较高。又因为轴承外圈有循环水能带走热量，所以轴承产生最高温度的部位在内圈处。而前轴承由于承受较大的磨削力，故而它的温升略高于后轴承。
由最高转速轴系温度场分布图可知，前后轴承的温升符合国标要求，且前后轴承的温差较小，不容易造成轴承不同的径向跳动，可以稳定的保持主轴单元的精度，因此该加工中心皮带轴设计合理。