發(fā)布時(shí)間：2020-03-21 08:05

【摘要】：數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度是反映機(jī)床性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo),是影響一批零件加工一致性的重要因素。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)會(huì)因各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦而產(chǎn)生熱變形,嚴(yán)重影響重復(fù)定位精度。因此研究進(jìn)給系統(tǒng)熱變形對(duì)重復(fù)定位精度的影響具有重要的工程意義。本文以單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理研究試驗(yàn)臺(tái)的進(jìn)給系統(tǒng)為對(duì)象,研究了進(jìn)給系統(tǒng)熱變形對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差和重復(fù)定位精度的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理研究試驗(yàn)臺(tái),確定了試驗(yàn)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù),優(yōu)化了床身和工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)及剛度;分析并簡(jiǎn)化了進(jìn)給系統(tǒng)有限元模型,建立了導(dǎo)軌和滑塊、絲杠和螺母間的等效彈簧模型,計(jì)算并驗(yàn)證了彈簧模型的等效剛度。(2)基于熱力學(xué)理論,介紹了溫度場(chǎng)和熱變形的基本方程,建立了進(jìn)給系統(tǒng)主要熱源的理論模型,得到了進(jìn)給系統(tǒng)的主要熱源的生熱量以及對(duì)流散熱系數(shù),計(jì)算并確定了仿真過程中的邊界條件和相關(guān)參數(shù),闡述了有限元分層仿真的具體流程。(3)應(yīng)用分層仿真方法對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差和重復(fù)定位精度進(jìn)行了仿真計(jì)算,分析了絲杠層的溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng),得到了不同運(yùn)行次數(shù)下的絲杠和導(dǎo)軌的熱變形,以絲杠和導(dǎo)軌的熱變形作為彈簧原長(zhǎng)的變化量輸入到工作臺(tái)層的結(jié)構(gòu)場(chǎng)分析中模擬工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng),得到了工作臺(tái)層的結(jié)構(gòu)場(chǎng),提取工作臺(tái)的變形量,計(jì)算運(yùn)動(dòng)誤差和重復(fù)定位誤差;分析了不同影響因素對(duì)重復(fù)定位精度的影響規(guī)律。(4)以單軸重復(fù)定位誤差機(jī)理研究試驗(yàn)臺(tái)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,開展了重復(fù)定位精度熱特性實(shí)驗(yàn),通過對(duì)不同狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到了進(jìn)給系統(tǒng)熱變形對(duì)重復(fù)定位精度的影響規(guī)律,驗(yàn)證了有限元仿真模型的正確性。針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果提出了抑制重復(fù)定位誤差的措施,用于提高重復(fù)定位精度。論文研究了進(jìn)給系統(tǒng)熱變形對(duì)重復(fù)定位精度的影響規(guī)律,同時(shí)提出了一種新的絲杠螺母副有限元建模方法和分層仿真的方法,為進(jìn)給系統(tǒng)有限元仿真提供了新的思路。
【圖文】：

第二章 進(jìn)給系統(tǒng)有限元建模滾珠絲杠副有限元模型可等效為實(shí)體單元和接觸單元[34]，本節(jié)主要對(duì)滾珠絲杠副的滾珠接觸單元進(jìn)行了有限元建模。對(duì)于滾珠，首先分析它的受力，計(jì)算滾柱在切向和法向的分力；然后根據(jù)赫茲接觸理論，分析滾珠的接觸變形，獲得應(yīng)力與變形之間的關(guān)系，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，接著對(duì)接觸剛度進(jìn)行計(jì)算，最后將滾珠等效為彈簧，并進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換。2.3.1 滾珠絲杠螺母副受力分析滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且滾珠的數(shù)目也比較多，如果直接研究所有滾珠的受力情況非常困難，，所以我們對(duì)一個(gè)滾珠的受力進(jìn)行了分析，從而得出所有滾珠的受力情況。單個(gè)滾珠在滾珠絲杠副中所受到的摩擦阻力和預(yù)緊力分量很小[33]，所以我們?cè)诜治龇ㄏ蜉d荷時(shí)，一般將其忽略不計(jì)。圖 2-4 描述了滾珠絲杠螺母副在工作過程中，滾珠的受力情況。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593036