機床滾珠絲杠系統(tǒng)熱特性分析及其熱變形補償.pdf

1、數(shù)控機床的定位精度是反映機床性能的一項重要指標，是影響工件加工精度的重要因素。由于滾珠絲杠和螺母、各支座之間相對運動所產(chǎn)生的熱變形，嚴重影響定位精度，由于機床加工時工況多變，其絲杠的熱變形狀況不甚一致。本文結(jié)合某機床的滾珠絲杠系統(tǒng)，首先利用有限元分析方法，建立其有限元分析模型從而達到對滾珠絲杠系統(tǒng)進行熱特性分析目的，為實施其熱變形補償提供理論依據(jù)。其次分析滾珠絲杠運動特點，設(shè)計熱變形補償實驗，并應(yīng)用多元線性回歸方法對滾珠絲杠進行熱變形補

2、償研究，其主要工作概括為如下幾個方面： 1.建立了滾珠絲杠系統(tǒng)三維溫度場數(shù)學(xué)模型，并基于彈性力學(xué)、熱變形基本方程和有限元理論建立了熱變形的數(shù)學(xué)模型。 2.建立了滾珠絲杠系統(tǒng)三維CAD模型，并對有限元網(wǎng)格劃分和結(jié)合面間的熱接觸傳導(dǎo)進行了探討，在此基礎(chǔ)上建立了熱特性有限元模型，為CAE分析奠定了基礎(chǔ)。 3.在分析絲杠系統(tǒng)內(nèi)部熱源、邊界條件的基礎(chǔ)上，建立了該系統(tǒng)溫度場的有限元模型。基于有限元法對系統(tǒng)的溫度場，和熱變形進

3、行了詳細的分析，為實施滾珠絲杠系統(tǒng)的熱變形補償提供了強有力的理論依據(jù)。 4.根據(jù)有限元熱特性分析結(jié)果設(shè)計實施熱補償方案，利用節(jié)點溫度和滾珠絲杠熱漂移的相關(guān)性分析來設(shè)計測溫點的布局，用多元線性回歸方法，針對某型號數(shù)控機床，建立了滾珠絲杠系統(tǒng)的熱誤差補償模型，并開發(fā)出與之相應(yīng)的建模軟件模塊。 論文成果為建立滾珠絲杠系統(tǒng)的熱特性有限元數(shù)學(xué)模型和對滾珠絲杠系統(tǒng)的熱變形補償研究做出了有益的貢獻。通過有限元分析結(jié)果和實驗結(jié)果的比較，