隨著現(xiàn)代機械制造技術(shù)的不斷發(fā)展,高速精密數(shù)控機床在裝備制造業(yè)中已逐漸成為主流。然而,存在很多因素影響著機床加工精度的提高,機床主軸熱變形引起的加工誤差就是其中的關(guān)鍵。研究表明,熱誤差在精密加工中占總誤差的比例可達40%～70%。為提高精密數(shù)控機床加工精度,減少機床主軸熱誤差,本文利用理論推導、仿真分析及測量試驗等方法對數(shù)控機床主軸熱誤差形成機理、熱誤差數(shù)學模型建立和補償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)展開研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的熱特性進行了研究,利用ANSYS Workbench平臺對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的熱特性進行了分析,獲得了機床主軸溫度和熱變形的變化規(guī)律,從而為機床熱關(guān)鍵點的初步選擇提供前期參考。（2）設(shè)計機床主軸溫度和熱變形數(shù)據(jù)采集實驗,檢驗了有限元模型的可靠性。通過對測量數(shù)據(jù)分析可知:主軸熱誤差與主軸溫度場變化趨勢接近,當機床主軸達到熱平衡狀態(tài)后,主軸熱誤差也逐漸趨于平穩(wěn)。隨著加工時間的推移,機床主軸各部分溫度不再顯著提高,此時主軸熱變形量也達到某一穩(wěn)定值,說明溫度變化與熱誤差之間具有很高的相關(guān)性。（3）提出模糊聚類和相關(guān)性分析方法對機床主軸在X、Y、Z向的熱關(guān)鍵點進行... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?１機床熱變形機理圖??

?第２章數(shù)控機床主軸系統(tǒng)熱特性分析???得機床主軸系統(tǒng)有限元模型如圖２．?３所示。機床主軸系統(tǒng)主要部件采用高強度??灰鑄鐵材料（ｆｆＴ３００）、４００鋼和４５號鋼，表２．１所示為主軸系統(tǒng)各單元部件??所用材料的物理特性。??表２．１主軸系統(tǒng)各部件材料的物理特性??材料屬性?ＨＴ３００?４５＃鋼?４０Ｃｒ??宇度??（？３）?７．８Ｘ１０３?７．８５Ｘ１０３?７．８３Ｘ１０３??執(zhí)容??（Ｊ／?Ｕｇ－Ｋ）?）?５〇２．２?４３５?４６２??，模ｆ?１１０?２００?■??（ＧＰａ）??線？￥?１．０６Ｘ１０?５?１．２ｘ１０?５?１．１６Ｘ１０－５??（ｉＴ１）??泊松比?０．３?０．３?０．３??執(zhí)導ｉ率??（Ｗ／（ｍ－Ｋ））??６〇．４??０．??＾?丄??■■■—■■■—．??３?？？?８?域??圖２．?３機床主軸系統(tǒng)有限元模型??１５??

?第２章數(shù)控機床主軸系統(tǒng)熱特性分析???２．２．２機床主軸熱特性分析??在獲取機床主軸系統(tǒng)的有限元模型之后，將熱源發(fā)熱量及邊界條件加載到??該模型上，然后在ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ平臺上運用熱分析模塊對主軸系統(tǒng)的溫度??場進行分析。環(huán)境溫度設(shè)置為２５?°Ｃ，仿真分析時間設(shè)置為１５０００Ｓ，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置??為３０００／１１１１１１，單獨分析機床主軸的穩(wěn)態(tài)溫度場如圖２．?４所示。由圖可知，機床??主軸的最高溫度達到３３．０?°Ｃ，主軸前端的溫度變化大于主軸后端的溫度變化，表??明主軸軸承的發(fā)熱量對其溫度場分布有很大影響。??｜ｆ－??ｉｓ?，??２９４４４??２８．５５６?／??２７．６６７?ｙ??０?２ｅ＋００６?（ｕｍ）??——…一?＿?Ｉ??ｌｅ＋００６??圖２．?４機床主軸穩(wěn)態(tài)溫度場??圖２．?５為機床主軸系統(tǒng)內(nèi)外表面的溫升曲線圖，紅色曲線為主軸內(nèi)表面溫??度曲線，藍色為主軸外表面溫度曲線。從中可以看出：主軸的溫度變化在前面??３０００５內(nèi)非常大，而后逐漸趨于平穩(wěn)。??１６??

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碩士論文
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本文編號：3423091