數(shù)控機床主軸系統(tǒng)熱特性分析及熱補償技術研究.pdf

1、隨著數(shù)控機床向高精度、高速度、高柔性化的方向發(fā)展，對機床的加工精度及機床的可靠性提出了越來越高的要求。大量的研究表明:熱誤差占機床總誤差的70％左右，因此機床的熱特性分析及熱補償技術將成為一個研究熱點，也是提高機床加工精度的重要途徑。
　　本課題來源于“高檔數(shù)控機床與基礎重大裝備”科技重大專項（項目編號:2009ZX04001-053）的熱變形控制和補償?shù)汝P鍵技術的子課題以及遼寧省攻關課題“高檔數(shù)控機床快速響應創(chuàng)新設計關鍵技術研究

2、”(科研批準文號:2010020076-301)，主要研究某型號精密機床車削中心主軸系統(tǒng)的熱特性，并對該機床的主軸系統(tǒng)進行熱補償技術的研究，具體內容有以下幾個方面:
　　(1)通過傳熱學的相關理論建立了溫度場的數(shù)學模型，并且基于熱變形方程、彈性力學及有限元的相關理論建立了機床熱變形的數(shù)學模型，為進一步分析機床主軸系統(tǒng)的熱特性奠定了理論基礎。
　　(2)建立了機床主軸系統(tǒng)的三維模型，并通過ANSYS Workbench對機床主

3、軸系統(tǒng)的有限元模型劃分網(wǎng)格。通過相關理論對機床的邊界條件及熱源進行計算，并將結果加載到有限元模型上。通過試驗對比有限元分析的結果并對有限元模型進行必要的修正，以溫度場為條件計算機床主軸系統(tǒng)的熱變形。
　　(3)研究分析兩種改變機床主軸系統(tǒng)邊界條件，來觀察改變機床主軸系統(tǒng)的邊界條件對機床主軸熱變形的影響，兩種方法分別是:改變主軸箱體附近空氣流動速度與在主軸箱體前端面加冷卻套。通過比較這兩種方法可以看出:在主軸箱體前端面加冷卻套后可以