基于接觸分析的立式加工中心熱態(tài)特性研究.pdf

1、機床熱態(tài)特性作為影響機床加工精度的一個重要因素，受到了各行各業(yè)專家學者越來越多的重視。準確地建立機床熱力學模型并對其熱態(tài)特性進行分析是確保機床可靠、穩(wěn)定工作的前提。本課題來源于國家科技重大專項“高檔數控機床數字化設計關鍵技術與工具集研發(fā)及其典型產品應用”(NO.2012ZX04010-011)，以立式加工中心為研究對象，利用有限單元接觸分析及熱-結構耦合分析方法對整機熱態(tài)性能進行數值分析，并對整機熱特性進行試驗研究，為機床薄弱環(huán)節(jié)的改進

2、和完善提供數據參考。
　　首先對機床溫度場、熱-結構耦合、接觸分析等有限元分析的基礎理論作了簡單概述;建立了立式加工中心X/Y/Z三向移動部件的力學模型，分析各結合面之間的機械載荷，并對機床中滾動導軌、滾珠絲杠、滾動軸承及螺栓等結合面予以等效處理，同時給出機床熱邊界條件的計算方法，建立機床熱力學有限元分析模型。
　　研究結合面接觸熱阻對立式加工中心整機溫度場分布的影響，分析有接觸熱阻與無接觸熱阻兩種條件下的整機溫度場，并與試

3、驗測量結果相對比，結果表明接觸熱阻是機床熱態(tài)特性分析中的重要因素。利用熱-結構分析方法研究機床整機熱變形，通過與試驗測量數據的比較，驗證了本文對整機熱特性分析模型處理的合理性。
　　根據立式加工中心工作條件，設計三種不同的試驗工況對機床熱態(tài)特性進行試驗研究，并采用七點式非接觸位移測量方法檢測機床主軸與工作臺的相對熱變形—熱伸長、熱漂移和熱傾斜，試驗結果表明:主軸的高速旋轉而引起的熱變形是影響機床加工精度的主要因素。
　　基于