镗铣加工中心进给系统热误差分析与实验研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文镗铣加工中心进给系统热误差分析与实验研究作者姓名：秦显军入学年份：2013年9月指导教师：孙军教授学科专业：车辆工程申请学位：工学硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：舒启林答辩委员会组成：舒启林侯祥林韩泽光费烨穆存远论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要为满足当今制造业发展的要求，所以数控机床正朝着高速高精度方向发展，各国学者对机床的加工误差进行了很多的研究和分析，提到了大量可行的方法。对于精密机床，随着制造水平的提高，削弱了几何

2、误差对加工精度产生的影响，但机床进给系统的热变形对加工误差的影响越来越大，因此研究进给系统热特性具有深远的意义。本文以TX1600G数控镗铣加工中心为研究对象，研究和分析机床进给系统的热特性。进给系统则实现运动形式的转变，即采用滚珠丝杠螺母副驱动和直线导轨导向的组合。滚珠丝杠副是数控加工中心的关键部件，滚珠丝杠影响机床的传动精度与定位精度，关键部件的热变形将严重影响加工精度。本文研究主要工作内容如下：首先，在查阅国内外相关文献的前提下，对机床进给系统热特性的国内外现状和发展趋势进行了总结和综述，以TX1600G数控镗铣加工中心进给系统为对象，阐述了课题的研究意义和内容。其次，基于热

3、传导和有限元理论，确定了滚珠丝杠的热边界条件。建立滚珠丝杠副的三维实体模型，通过ANSYS进行热-结构耦合分析，得到滚动丝杠的温度场和热变形模型。使用移动热载荷的方法模拟温度场变化情况，确定稳态的时间。探讨不同进给速度、对流系数、中空丝杠冷却液流量等对进给系统温度场和热变形的影响，从而总结出减小热变形的方法。再次，拟定温度与热误差测量的实验方案，通过使用温度传感器和激光干涉仪，获取了进给系统相关部件的温度和热变形，掌握在某一工况下温度场与热变形之间的关系，并与仿真结果对比验证，验证仿真结果的可靠性和正确性。最后，基于仿真结果和实验结果布置了测温点，利用模糊聚类法确定了测温点的最佳的

4、分组方案。根据温度与热误差的最大相关性选取了最终用于热误差建模的关键测温点。使用多元线性回归分析得到滚珠丝杠的热误差补偿模型。通过本论文的研究说明了采用热误差补偿技术对提高机床加工精度与定位精度有着至关重要的作用。关键词：TX1600G数控镗铣加工中心；ANSYS热分析；热误差补偿；热误差测量的系统II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractWiththedevelopmentofmanufacturing,thenumericalcontrolmachinetoolsbecomehighspeedandhighprecision.Intern

5、ationalscholarshaddonealotofresearchontheprocessingerrorofmachinetool,andproposedmanyeffectivemethods.Withtheimprovementofmanufacturinglevel,thegeometricerrorhadlittleimpactonmachiningprecisionforprecisionmachinetools,thentheinfluenceofprocessingerrorthatwasproducedbythethermaldeformationofmac

6、hinetoolfeedsystembecomeimportant,sothefar-reachingofthethermalcharacteristicsoffeedsystembecomemoresignificance.TheobjectofthesisisdoingsomeresearchaboutthethermalcharacteristicsoffeedsystemofTX1600Gboringandmillingmachiningcente.Feedsystemisdrivenbyballscrewnutpairandlinearguide,soitcouldcha

7、ngemovementform.BallscrewpairarekeycomponentsinfeedsystemofCNCmachiningcenter,andthatwilleffecttransmissionandpositioningaccuracy.Thethermaldeformationofkeycomponentshaveseriouslyaffectonthemachiningaccuracy.Themaintaskofthisthesisisasf