考虑结构热变形的精密机床进给系统热误差建模方法研究
发布时间：2023-08-05 19:02
随着精密加工技术的高速发展,机床热误差对机床精度的影响越来重要。进给系统作为机床的主要热源之一,为减少进给系统热误差的影响,本文综合考虑机床结构-进给系统温度场/热变形场耦合效应,从机床结构-进给系统热误差仿真、建模、检测等方面开展研究。完成了机床进给系统在不同工况下温度、热变形和热误差分布规律分析,为精密机床进给系统热误差的控制与补偿提供可靠的仿真分析与实验方法。为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理与影响因素,首先对精密卧式加工中心结构大件的热源、传热及热变形规律进行分析,通过研究结构热变形对滚珠丝杠和光栅尺热变形的影响,提出一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。该方法在考虑进给系统内生热源-冷却系统对进给系统关键部件温升和热变形作用机制的前提下,同时考虑进给系统内生热源对精密机床结构大件热态特性的影响规律;通过分析结构热变形引起进给系统电机座和轴承座相对位置的变化、光栅尺绝对位置的变化,分别建立综合考虑结构大件-丝杠热变形的半闭环模式和结构大件-光栅尺热变形的全闭环模式进给系统热误差模型。为验证上述模型,以某精密卧式加工中心为例,进行考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 精密机床进给系统热误差建模方法研究
1.2.2 精密机床结构件热变形对热误差影响研究
1.2.3 精密进给系统热特性仿真研究
1.3 存在问题
1.4 论文主要研究内容
第二章 精密机床进给系统热误差建模方法
2.1 引言
2.2 考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法
2.2.1 机床结构大件热特性分析
2.2.2 结构热变形对丝杠热变形影响分析
2.2.3 结构热变形对光栅尺热变形影响分析
2.3 半闭环模式进给系统热误差建模方法
2.3.1 进给系统生热模型建立
2.3.2 丝杠系统力学模型简化
2.3.3 基于丝杠热变形的进给系统热误差建模方法
2.4 全闭环模式进给系统热误差建模方法
2.4.1 光栅尺测量原理及精度
2.4.2 光栅尺相关生/散热模型建立
2.4.3 基于光栅尺热变形的进给系统热误差建模方法
2.5 本章小结
第三章 精密机床进给系统热特性仿真分析与热误差建模
3.1 引言
3.2 机床结构-进给系统热特性仿真方法
3.2.1 进给系统与结构件模型简化
3.2.2 边界条件设置
3.2.3 工况设置
3.3 进给系统温度仿真分析
3.3.1 中空丝杠流体温度仿真分析结果
3.3.2 进给系统关键部件温度仿真分析结果
3.3.3 机床结构件温度仿真分析结果
3.3.4 机床结构件对进给系统关键部件温度影响分析
3.3.5 瞬态温度仿真分析结果
3.4 进给系统热变形仿真结果分析与热误差建模
3.4.1 结构热变形仿真结果
3.4.2 丝杠热变形仿真分析与半闭环模式热误差建模
3.4.3 光栅尺热变形仿真结果与全闭环模式热误差建模
3.4.4 结构热变形对丝杠内部热应力影响分析
3.5 本章小结
第四章 精密机床进给系统热特性实验研究
4.1 引言
4.2 进给系统热特性实验方法
4.2.1 温度检测装置和热误差检测装置
4.2.2 进给系统热特性实验检测过程
4.3 半闭环模式进给系统热特性实验
4.3.1 实验方案
4.3.2 温度检测结果分析
4.3.3 热误差检测结果分析
4.4 全闭环模式进给系统热特性实验
4.4.1 实验方案
4.4.2 温度检测结果分析
4.4.3 热误差检测结果分析
4.5 本章小结
第五章 精密机床进给系统热误差仿真与实验对比分析
5.1 引言
5.2 半闭环模式进给系统热特性实验与仿真结果对比
5.2.1 温度检测结果与仿真结果对比
5.2.2 热误差检测结果与考虑/不考虑结构热变形仿真建模对比
5.3 全闭环模式进给系统热特性实验与仿真结果对比
5.3.1 温度检测结果与仿真结果对比
5.3.2 热误差检测结果与考虑/不考虑结构热变形仿真建模对比
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3839169
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 精密机床进给系统热误差建模方法研究
1.2.2 精密机床结构件热变形对热误差影响研究
1.2.3 精密进给系统热特性仿真研究
1.3 存在问题
1.4 论文主要研究内容
第二章 精密机床进给系统热误差建模方法
2.1 引言
2.2 考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法
2.2.1 机床结构大件热特性分析
2.2.2 结构热变形对丝杠热变形影响分析
2.2.3 结构热变形对光栅尺热变形影响分析
2.3 半闭环模式进给系统热误差建模方法
2.3.1 进给系统生热模型建立
2.3.2 丝杠系统力学模型简化
2.3.3 基于丝杠热变形的进给系统热误差建模方法
2.4 全闭环模式进给系统热误差建模方法
2.4.1 光栅尺测量原理及精度
2.4.2 光栅尺相关生/散热模型建立
2.4.3 基于光栅尺热变形的进给系统热误差建模方法
2.5 本章小结
第三章 精密机床进给系统热特性仿真分析与热误差建模
3.1 引言
3.2 机床结构-进给系统热特性仿真方法
3.2.1 进给系统与结构件模型简化
3.2.2 边界条件设置
3.2.3 工况设置
3.3 进给系统温度仿真分析
3.3.1 中空丝杠流体温度仿真分析结果
3.3.2 进给系统关键部件温度仿真分析结果
3.3.3 机床结构件温度仿真分析结果
3.3.4 机床结构件对进给系统关键部件温度影响分析
3.3.5 瞬态温度仿真分析结果
3.4 进给系统热变形仿真结果分析与热误差建模
3.4.1 结构热变形仿真结果
3.4.2 丝杠热变形仿真分析与半闭环模式热误差建模
3.4.3 光栅尺热变形仿真结果与全闭环模式热误差建模
3.4.4 结构热变形对丝杠内部热应力影响分析
3.5 本章小结
第四章 精密机床进给系统热特性实验研究
4.1 引言
4.2 进给系统热特性实验方法
4.2.1 温度检测装置和热误差检测装置
4.2.2 进给系统热特性实验检测过程
4.3 半闭环模式进给系统热特性实验
4.3.1 实验方案
4.3.2 温度检测结果分析
4.3.3 热误差检测结果分析
4.4 全闭环模式进给系统热特性实验
4.4.1 实验方案
4.4.2 温度检测结果分析
4.4.3 热误差检测结果分析
4.5 本章小结
第五章 精密机床进给系统热误差仿真与实验对比分析
5.1 引言
5.2 半闭环模式进给系统热特性实验与仿真结果对比
5.2.1 温度检测结果与仿真结果对比
5.2.2 热误差检测结果与考虑/不考虑结构热变形仿真建模对比
5.3 全闭环模式进给系统热特性实验与仿真结果对比
5.3.1 温度检测结果与仿真结果对比
5.3.2 热误差检测结果与考虑/不考虑结构热变形仿真建模对比
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3839169
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