精密数控磨齿机热特性建模分析和结构优化研究

发布时间：2021-09-19 09:27

　　精密数控磨齿机是加工精密齿轮的工作“母机”,对于一个国家的工业化水平有着战略性意义。目前,国产数控磨齿机几何精度已经相对较高,热诱导误差成为了制约国产数控磨齿机加工精度提升与稳定性提升的主要影响因素,研究数控磨齿机热误差产生机理与热变形机制有非常重要的战略性意义。在设计阶段通过合理优化机床拓扑结构,合理布置床身冷却流道以及冷却策略,最终实现数控磨齿机末端加工误差的抑制;同时,展开数控机床热误差测量、建模和预测技术的研究以提高机床加工精度与精度稳定性。论文的主要工作如下。详细分析了磨齿机内部关键热源的生热机理与旋转工作台部件的热耗散机制。基于角接触球轴承拟静力学分析方法,构建了包括几何相容法与滚动体和内外套圈载荷平衡方程在内的角接触球轴承生热平衡模型,采用Newton-Raphson算法求解轴承生热量;并基于效率分析法求解了伺服电机发热量;求解磨齿机对流换热系数与轴承固定结合部接触热阻。将以上热源生热功率与热量耗散等热边界条件施加到磨齿机热特性分析有限元模型中,实现数控磨齿机不同工况下热态特性的仿真研究。通过合理设计床身筋板结构、尺寸及其布置方式,实现磨齿机床身的热对称分布,有效减小工件... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高效蜗杆砂轮磨齿机Fig.1-1High-efficiencywormgeargrindingmachine

1 绪论发明，很多学者使用球杆仪系统对热差快速测量方法，使机床在各平面内像分离出几何误差和热误差，建立包括主轴系统与工作台间的相对位置偏差仪由球杆仪本体和精密磁力表座两目前已成为测量、评估数控机床误差

量机床的误差，从所得的图像分离出几何误差和热误差，建立包括几何误差和热误差床综合误差模型。能够测量主轴系统与工作台间的相对位置偏差，并可实现主轴运动的跟踪，如图 1-2 所示。球杆仪由球杆仪本体和精密磁力表座两部分组成。因为球杆实用性、方便性和全面性，目前已成为测量、评估数控机床误差的广泛应用的工具图 1-2 球杆仪系统Fig. 1-2 Ballbar system为表征主轴系统在空间中的位姿状态，学者们利用五点法测量主轴系统热变形该方法属于间接测量法如图 1-3 所示。主轴轴向热伸长E 可通过 Z 方向位移传感器主轴 X 方向的热偏摆角x 可通过 X1 与 X2 位移传感器表征， Y 方向的热俯仰角 Y1 与 Y2 位移传感器表征。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群算法与BP网络的机床主轴热误差建模[J]. 马驰,赵亮,梅雪松,施虎,杨军.  上海交通大学学报. 2016(05)
[2]时序分析在电主轴热误差建模中的应用[J]. 杨军,梅雪松,冯斌,马驰,赵亮.  计算机集成制造系统. 2015(05)
[3]双驱伺服进给系统热误差的试验测量与预测模型构建[J]. 杨军,施虎,梅雪松,冯斌,赵亮,张小红.  西安交通大学学报. 2013(11)
[4]数控机床热误差的动态自适应加权最小二乘支持矢量机建模方法[J]. 林伟青,傅建中,陈子辰,许亚洲.  机械工程学报. 2009(03)
[5]基于球杆仪的三轴数控机床热误差检测方法[J]. 商鹏,阮宏慧,张大卫.  天津大学学报. 2006(11)
[6]国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）[J].   中华人民共和国国务院公报. 2006(09)
[7]接触热阻的蒙特卡罗法模拟[J]. 钟明,程曙霞,孙承纬,何立群.  高压物理学报. 2002(04)
[8]加工过程热动态建模与数学模型分析[J]. 杨建国,孙振勇,潘志宏,刘行,姜新国,李勇.  机械设计与制造工程. 2000(02)

硕士论文
[1]机床固定结合面动态与热态特性分析[D]. 许敏.东南大学 2006



本文编号：3401356