数控车床主轴分析与热特性测试

发布时间：2017-10-31 08:22

  本文关键词：数控车床主轴分析与热特性测试

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【摘要】：数控机床的高速化和高复合化是近年来的发展趋势。主轴功率和转速的提高,使得机床热变形增加。研究表明,由于热变形引起的误差约占总误差的40～70%,而主轴热变形又是机床热变形误差的主要因素,因此对数控车床主轴分析并进行热特性测试具有重大意义。本文选取一种典型数控车床——HTC2550主轴作为研究对象,分析此机床主轴结构特征及其热特性,并通过搭建的主轴热误差测试系统对其进行了实际测试,对公司高档数控机床主轴的设计、制造、使用和评估提供了合理和必要的理论依据。本文首先分析了数控机床主轴热误差分析与研究的现状,随后以HTC2550卧式数控车床主轴为例,以Ansys平台为工具对其主轴系统进行了静态及动态分析,然后在对该主轴系统进行了包括稳态热分析、瞬态热分析在内热模态分析,在最后通过自主研发搭建了主轴热漂移测试系统,用非常容易调装的外接仪器设备,将主轴在实际运转过程中的热变形数值,实时的记录下来,具备了主轴热误差的测试能力,并进行了实际测试。通过本文的研究,得出了数控机床主轴的理论分析和试验数据,分析出主轴整体的结构特点和最佳结构数据,得到了机床主轴整个运转过程中的温升值和各向热变形值；给出机床主轴运转过程中的瞬态和热稳定状态下的温升热变形数值；为设计人员在主轴结构设计、散热设计、热对称设计、关键定位面选择等方面提供数据支持；为公司提供了数控机床主轴结构分析、温升热变形测试的理论方法和软硬件测试平台；弥补了各事业部目前在数控机床热特性测试方面的空白,丰富产品测试环节提高了此类机床精度保持性,提升产品技术含金量；通过大量数控机床热测试数据的积累,为沈阳机床集团中高档数控机床主轴的设计、制造和改进提供了依据。
【关键词】：数控机床 主轴热误差 有限元分析 热态分析 主轴热误差测试系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 热分析现状10-11
• 1.3 主轴结构分析与优化现状11-12
• 1.4 主要研究内容12-14
• 2 主轴系统分析14-53
• 2.1 HTC2550机床概述14-17
• 2.2 滚动轴承的刚度和阻尼17-20
• 2.2.1 轴承刚度的计算17-18
• 2.2.2 轴承阻尼的计算18-19
• 2.2.3 相似原理法计算轴承的刚度和阻尼19-20
• 2.3 有限元模型的建立20-25
• 2.3.1 主轴系统模型的简化22-23
• 2.3.2 轴承部件的简化23-25
• 2.4 主轴系统静态分析25-29
• 2.4.1 主轴系统静态分析25-26
• 2.4.2 主轴箱静态分析26-28
• 2.4.3 主轴箱装配体静态分析28-29
• 2.5 主轴系统动态分析29-40
• 2.5.1 主轴系统动态分析29-36
• 2.5.2 主轴箱模态分析36-38
• 2.5.3 主轴箱装配体模态分析38-40
• 2.6 主轴分析方法研究40-46
• 2.6.1 主轴管单元分析40-42
• 2.6.2 列弹簧单元分析42-44
• 2.6.3 采用Link单元代替弹簧单元44-46
• 2.7 主轴优化46-52
• 2.7.1 优化设计基础46-48
• 2.7.2 主轴优化分析48-52
• 2.8 本章小结52-53
• 3 主轴系统热态分析53-69
• 3.1 热分析53-58
• 3.1.1 热分析基础53-54
• 3.1.2 热分析基本参数计算54-57
• 3.1.3 稳态热分析57-58
• 3.1.4 瞬态热分析58
• 3.2 热—应力耦合分析58-60
• 3.3 主轴箱装配体热分析60-62
• 3.3.1 主轴箱装配体稳态热分析60-61
• 3.3.2 主轴箱装配体实时热分析61-62
• 3.4 主轴箱装配体热—结构耦合分析62-68
• 3.4.1 主轴箱装配体热—结构静态耦合分析62-66
• 3.4.2 主轴箱装配体热模态分析66-68
• 3.5 本章小结68-69
• 4 主轴热误差测试系统搭建69-78
• 4.1 搭建主轴热误差测试系统69-73
• 4.1.1 软件平台搭建69-71
• 4.1.2 硬件平台搭建71-72
• 4.1.3 平台测试参数72-73
• 4.2 依托搭建的测试系统进行实际测试73-75
• 4.2.1 温升测试73-75
• 4.2.2 主轴热漂移测试75
• 4.3 测试结论分析75-77
• 4.4 本章小结77-78
• 结论78-79
• 参考文献79-81
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况81-82
• 致谢82-83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈继承;陈再良;;重型机床用数控平旋盘热特性分析[J];煤矿机械;2017年05期

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本文编号：1121551