本文關(guān)鍵詞：螺紋曲面精密數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于數(shù)控螺紋磨床面向的主要加工對(duì)象是滾珠絲杠,螺紋磨床的磨削精度對(duì)滾珠絲杠的加工精度和性能起著關(guān)鍵作用。發(fā)展數(shù)控螺紋磨削技術(shù)對(duì)滾珠絲杠加工精度的提高具有基礎(chǔ)支撐作用�，F(xiàn)階段數(shù)控磨床大多采用數(shù)控一體化解決方案,磨削精度也在逐步提高,但穩(wěn)定性較差,結(jié)合SWM1530數(shù)控螺紋磨床結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文以數(shù)控螺紋磨削技術(shù)為研究對(duì)象,借助于數(shù)學(xué)解析建模、有限元分析軟件和實(shí)驗(yàn)研究等方法在建立的螺紋磨削力模型、三維傳熱溫度模型和彈性變形模型的基礎(chǔ)上,對(duì)數(shù)控螺紋磨削技術(shù)進(jìn)行研究,研究?jī)?nèi)容具體包括：1、根據(jù)螺紋磨削機(jī)理,利用磨削幾何學(xué)理論,以螺紋磨削幾何路徑為研究對(duì)象,分析螺紋磨削砂輪當(dāng)量直徑與砂輪、工件直徑以及螺旋傾角之間關(guān)系。以砂輪單顆磨粒為研究對(duì)象,建立單顆磨粒磨削力模型,進(jìn)而建立整個(gè)磨削區(qū)域磨削力模型。根據(jù)傳熱學(xué)以及移動(dòng)傳熱理論,以磨削接觸區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象,建立了三維傳熱溫度模型,應(yīng)用拉氏變換、傅里葉變換以及狄拉克函數(shù)特點(diǎn)對(duì)三維傳熱溫度模型進(jìn)行求解。2、由于砂輪與工件磨削時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度是磨削過(guò)程中極其重要的參數(shù)之一,磨削接觸弧長(zhǎng)度對(duì)磨削區(qū)的磨削溫度、磨削力以及磨削時(shí)工件的彈性變形和塑性變形有重要影響。根據(jù)螺紋磨削接觸路徑特點(diǎn),提出了螺紋磨削動(dòng)態(tài)接觸弧長(zhǎng)計(jì)算新公式,分析磨削參數(shù)對(duì)螺紋磨削動(dòng)態(tài)接觸弧長(zhǎng)的影響,對(duì)比不同材質(zhì)工件加工下磨削接觸弧長(zhǎng)。3、分析影響工件磨削加工精度彈性變形的主要因素。分別建立磨削力彈性變形模型和工件自重彈性變形的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)磨削加工過(guò)程有無(wú)中心架支撐兩種情況,分別分析了兩種情況下工件的彈性變形,并對(duì)這兩種情況進(jìn)行最優(yōu)計(jì)算,得到了工件彈性變形最小的磨削接觸點(diǎn)。針對(duì)兩種加工方式分別提出相應(yīng)的螺紋變速磨削加工控制方法。4、螺紋磨床在進(jìn)行磨削加工時(shí),受到室溫、磨削熱、冷卻液溫升、局部照明等諸因素的影響,使被加工工件受熱不均勻,因而出現(xiàn)不同的熱變形狀態(tài)。應(yīng)用移動(dòng)傳熱理論,在磨削三維傳熱溫度模型的基礎(chǔ)上,對(duì)比磨削二維傳熱溫度場(chǎng)和三維傳熱溫度場(chǎng),得到磨削過(guò)程中工件的徑向和縱向溫度分布,利用ANSYS軟件對(duì)工件磨削溫度分布進(jìn)行有限元仿真分析,得到了工件徑向和軸向的溫度分布云圖,對(duì)工件進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合分析,得到工件熱變形規(guī)律。分析室溫和冷卻液溫升對(duì)磨削質(zhì)量的影響,提出了相應(yīng)的改善方案。5、影響螺紋磨削加工精度的誤差主要受到來(lái)自磨削力變形誤差和熱變形誤差影響,針對(duì)單個(gè)因素建立誤差補(bǔ)償系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)忽略另外因素對(duì)加工精度的影響,因此需建立一個(gè)多因素綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)最大限度降低誤差帶來(lái)的影響。根據(jù)磨削力和磨削溫度對(duì)工件加工誤差的影響,建立基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng),針對(duì)有中心架和無(wú)中心架兩種磨削加工結(jié)構(gòu),提出了不同的綜合誤差補(bǔ)償方法,針對(duì)工件3次精磨過(guò)程,分別進(jìn)行了仿真分析,對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后工件加工精度得到了顯著提高。6、針對(duì)磨削顫振和熱變形分析,基于SWM1530數(shù)控螺紋磨床設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,通過(guò)加速度傳感器、電感測(cè)微儀測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,并應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行綜合誤差預(yù)測(cè)并進(jìn)行離線補(bǔ)償實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了補(bǔ)償結(jié)果的有效性。本研究為數(shù)控螺紋磨床的設(shè)計(jì)提供了理論和技術(shù)支持,為提高螺紋磨削質(zhì)量提供了切實(shí)可行的方法,采用的彈性變形誤差和熱誤差綜合誤差補(bǔ)償模型對(duì)其他細(xì)長(zhǎng)桿類(lèi)工件的誤差補(bǔ)償具有參考價(jià)值,對(duì)促進(jìn)我國(guó)數(shù)控螺紋磨床的制造水平具有重要的理論意義。
【關(guān)鍵詞】：螺紋磨削 磨削力 磨削溫度 接觸弧長(zhǎng) 誤差補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG596;TG62
【目錄】：

• 摘要13-15
• Abstract15-18
• 主要符號(hào)說(shuō)明18-19
• 第1章 緒論19-31
• 1.1 課題背景及意義19-20
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-28
• 1.2.1 螺紋磨床發(fā)展概況20-21
• 1.2.2 螺紋磨削研究21-24
• 1.2.3 磨削接觸長(zhǎng)度研究24-26
• 1.2.4 智能磨削研究26-28
• 1.3 課題研究目的28
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容28-31
• 第2章 數(shù)控螺紋磨削分析模型31-45
• 2.1 螺紋磨削力模型31-34
• 2.1.1 螺紋磨削砂輪當(dāng)量直徑32
• 2.1.2 磨削力數(shù)學(xué)模型32-34
• 2.2 磨削溫度模型34-43
• 2.2.1 磨削總發(fā)熱功率35
• 2.2.2 傳入工件磨削熱比率35-36
• 2.2.3 熱源強(qiáng)度36-37
• 2.2.4 磨削溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型37-43
• 2.3 本章小結(jié)43-45
• 第3章 數(shù)控螺紋磨削接觸弧長(zhǎng)研究45-57
• 3.1 磨削接觸弧長(zhǎng)度定義45-46
• 3.2 螺紋磨削接觸弧長(zhǎng)度理論計(jì)算46-50
• 3.2.1 磨削接觸弧長(zhǎng)理論計(jì)算46-47
• 3.2.2 螺紋磨削動(dòng)態(tài)接觸弧長(zhǎng)47-50
• 3.3 磨削接觸弧長(zhǎng)度測(cè)量方法50-51
• 3.4 磨削參數(shù)對(duì)螺紋磨削接觸弧長(zhǎng)的影響51-54
• 3.5 磨削接觸弧長(zhǎng)度與磨削溫度、磨削力的關(guān)系54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第4章 螺紋磨削工件彈性變形分析57-73
• 4.1 螺紋磨削工件彈性變形誤差57-60
• 4.1.1 工件自重引起的彈性變形量57-58
• 4.1.2 磨削力引起彈性變形量58-60
• 4.2 螺紋磨削工件徑向彈性變形數(shù)學(xué)模型60-67
• 4.2.1 磨削過(guò)程中工件無(wú)中心架支撐60-63
• 4.2.2 磨削過(guò)程中工件有中心架支撐63-67
• 4.3 螺紋磨削工件徑向彈性變形控制67-71
• 4.3.1 螺紋磨削加工磨削力影響因素67-68
• 4.3.2 螺紋磨削加工彈性變形影響因素68-69
• 4.3.3 螺紋磨削變速控制69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第5章 螺紋磨削工件熱變形分析73-93
• 5.1 螺紋磨削加工傳熱理論73-77
• 5.1.1 傳熱學(xué)理論73-75
• 5.1.2 移動(dòng)傳熱理論75-77
• 5.2 螺紋磨削加工溫度場(chǎng)模型77-80
• 5.2.1 溫度場(chǎng)二維模型77-78
• 5.2.2 溫度場(chǎng)三維模型78-79
• 5.2.3 溫度場(chǎng)仿真79-80
• 5.3 溫度場(chǎng)有限元求解80-87
• 5.3.1 溫度場(chǎng)有限元求解原理方程80-83
• 5.3.2 溫度場(chǎng)分析幾何模型83
• 5.3.3 溫度載荷施加83-85
• 5.3.4 仿真結(jié)果85-87
• 5.4 工件溫升與熱變形之間關(guān)系87-91
• 5.4.1 工件熱伸長(zhǎng)87-89
• 5.4.2 工件熱變形分析89-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第6章 螺紋磨削加工綜合誤差補(bǔ)償模型93-105
• 6.1 螺紋磨削綜合誤差預(yù)測(cè)補(bǔ)償模型93-100
• 6.1.1 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)93-94
• 6.1.2 螺紋磨削加工誤差規(guī)律分析94-95
• 6.1.3 固定中心架結(jié)構(gòu)誤差預(yù)測(cè)模型95-98
• 6.1.4 中心架跟蹤結(jié)構(gòu)誤差預(yù)測(cè)模型98-100
• 6.2 綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng)100-102
• 6.2.1 磨削數(shù)控系統(tǒng)100-101
• 6.2.2 補(bǔ)償前后測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比101-102
• 6.3 室溫及冷卻系統(tǒng)控制102-103
• 6.3.1 室溫及冷卻液溫度控制102-103
• 6.3.2 冷卻液變流量控制103
• 6.4 本章小結(jié)103-105
• 第7章 數(shù)控螺紋磨削加工實(shí)驗(yàn)研究105-113
• 7.1 變速磨削實(shí)驗(yàn)105-109
• 7.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)105-106
• 7.1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案106-107
• 7.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析107-109
• 7.2 工件軸向變形實(shí)驗(yàn)109-111
• 7.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)109-110
• 7.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案110
• 7.2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析110-111
• 7.3 本章小結(jié)111-113
• 第8章 總結(jié)與展望113-117
• 8.1 全文總結(jié)113-114
• 8.2 創(chuàng)新點(diǎn)114-115
• 8.3 展望115-117
• 參考文獻(xiàn)117-125
• 博士期間發(fā)表論文與參與的科研項(xiàng)目125-127
• 致謝127-129
• 發(fā)表的英文論文129-146
• 附件146

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：螺紋曲面精密數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：414262