【摘要】：熱變形是影響超精密機(jī)床精度的關(guān)鍵因素之一,而熱導(dǎo)率是分析機(jī)床熱變形準(zhǔn)確度的決定性因素。為了保證機(jī)床溫度場(chǎng)分布分析的準(zhǔn)確性,提高機(jī)床的精度,提出一種基于熱力學(xué)理論的熱導(dǎo)率分析模型以及結(jié)合有限元分析的機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。建立自由電子氣模型以及Debye模型,分別計(jì)算出自主設(shè)計(jì)的超精密光學(xué)磨床所采用的幾種材料的熱導(dǎo)率,提高熱導(dǎo)率的準(zhǔn)確性;進(jìn)而利用有限元軟件ANSYS分析機(jī)床主軸、溜板箱和床身的溫度場(chǎng)分布;研究分析不同機(jī)床結(jié)構(gòu)下主軸和機(jī)床整體的溫升規(guī)律,提出基于熱力學(xué)分析結(jié)果的一系列超精密光學(xué)磨床結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,針對(duì)誤差敏感方向,采取對(duì)電動(dòng)機(jī)與溜板箱的連接件以及電動(dòng)機(jī)和主軸的接觸件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),減小熱源與主軸、箱體之間的接觸面積等方法,使機(jī)床熱變形減小,提高了機(jī)床的精度。
[Abstract]:Thermal deformation is one of the key factors affecting the precision of ultra-precision machine tool, and thermal conductivity is the decisive factor to analyze the accuracy of thermal deformation of machine tool. In order to ensure the accuracy of temperature distribution analysis and improve the accuracy of machine tool, a thermal conductivity analysis model based on thermodynamic theory and a structural optimization method based on finite element analysis are proposed. The free electron gas model and Debye model are established to calculate the thermal conductivity of several materials used in the self-designed ultra-precision optical grinder, and to improve the accuracy of thermal conductivity. Then the finite element software ANSYS is used to analyze the temperature field distribution of machine tool spindle, chute box and bed. The law of temperature rise of spindle and whole machine tool under different machine tool structures is studied and analyzed. A series of optimization methods of ultra-precision optical grinder structure based on thermodynamic analysis results are put forward, aiming at the error sensitive direction. The thermal deformation of the machine tool is reduced and the precision of the machine tool is improved by optimizing the connecting parts between the motor and the chute box and the contact parts between the motor and the spindle, and by reducing the contact area between the heat source and the spindle and the box body.
【作者單位】： 上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;上海交通大學(xué)機(jī)器人研究所;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(973計(jì)劃,2011CB013203)
【分類(lèi)號(hào)】：TG580.2

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2436810