車削中心電主軸系統(tǒng)熱誤差控制和補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)床熱誤差占機(jī)床綜合加工誤差的40％-75％，機(jī)床主軸系統(tǒng)熱變形是產(chǎn)生機(jī)床熱誤差的主要因素。熱誤差控制及補(bǔ)償是提高高速機(jī)床加工精度的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文以某車削中心為研究對(duì)象。在電主軸系統(tǒng)的發(fā)熱和傳熱機(jī)理分析的基礎(chǔ)上建立了計(jì)入接觸熱阻的有限元模型，進(jìn)行了仿真分析;并搭建了機(jī)床溫度場(chǎng)測(cè)試平臺(tái)，展開了實(shí)驗(yàn)測(cè)試;最后在仿真分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上提出了高速機(jī)床熱誤差的控制方法，設(shè)計(jì)了熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)。
　　首先，根據(jù)所研究的高速車削中

2、心的實(shí)際工況，分析了電主軸系統(tǒng)的主要熱源及發(fā)熱機(jī)理，并探討了電主軸系統(tǒng)工況下涉及的傳熱和散熱機(jī)理;其次，在理論分析和實(shí)際模型的基礎(chǔ)上建立了有限元模型，對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分過程中，提出并應(yīng)用網(wǎng)格裝配思路，大幅降低了大型裝配體網(wǎng)格劃分的難度;另外，計(jì)入接觸熱阻的有限元分析方法使高速車削中心電主軸系統(tǒng)的溫度場(chǎng)的有限元仿真分析結(jié)果與實(shí)際結(jié)果十分接近;然后，搭建了電主軸系統(tǒng)溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)施了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真分析的結(jié)果吻合，

3、表明仿真模型準(zhǔn)確可靠。
　　仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在高轉(zhuǎn)速條件下，車削中心的主軸系統(tǒng)熱源發(fā)熱量急劇增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于3000r/min時(shí)，溫度上升十分顯著，因此可見高速機(jī)床不是普通機(jī)床的簡(jiǎn)單升級(jí)。最后，探索了機(jī)床熱誤差的控制和補(bǔ)償方法。提出了恒溫暖機(jī)方法，可以縮短暖機(jī)時(shí)間，提高工作效率，提高機(jī)床加工精度。該方法是以有效利用冷卻水為切入點(diǎn)，利用循環(huán)水在暖機(jī)階段為機(jī)床加熱，工作階段為機(jī)床降溫，以此提高暖機(jī)效率。設(shè)計(jì)了一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的高頻