磨削加工中滚珠丝杠温度场仿真与实验.pdf

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1、2014年6月机床与液压Jun．2014第42卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．1lDOI：10．3969／j．issn．1001～3881．2014．11．010磨削加工中滚珠丝杠温度场仿真与实验沈南燕，李静，喻志响，杜永聪(上海大学上海市机械自动化及机器人重点实验室，上海200072)摘要：螺距精度是丝杠磨削加工的重要指标，累积螺距误差对丝杠定位精度起着决定性作用。砂轮磨削丝杠产生的大量热量通过磨削接触区域按照一定比例传人工件，工件受热伸长而导致的丝杠滚道行程误差会直接反映在螺距误差上。基于若干简化条件，采用

2、有限元法对磨削加工丝杠温度场进行瞬态热分析，并利用红外热像仪构建了磨削加工中丝杠温度测量实验系统，获得了可视化的丝杠热信息，分析了无冷却磨削时工艺参数对加工过程中不同时刻工件温度场分布以及热伸长的影响，有助于丝杠磨削加工的螺距精度控制。关键词：螺距精度；瞬态热分析；红外热像仪；热伸长中图分类号：TG62文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)11—038—3TemperatureSimulationandExperimentofBallScrewinGrindingProcessSHENNanyan，LIJing，YUZhixiang，

3、DUYongcong(ShanghaiKeyLaboratoryofMechanicalAutomationandRobotics，ShanghaiUniversity，Shanghai200072。China)Abstract：PitchaccuracyisoneofthemainindexesofscrewformgrindingbecauseitsaccumulatedelTorplaysadecisiveroleinthepositioningaccuracyofballscrew．Thegreatamountofheatproducedin

4、grindingisconductedintotheworkpiecethroughthegrind—ingcontactareaproportionally，whichcausestheaxialthermalelongationofscrewandthendeterioratesthescrewpitchaccuracyobvi—ously．Basedonsomesimplifiedconditions，thefiniteelementmethodwasusedtodotransientthermalanalysisontemperaturefi

5、eldofscrew．Theinfraredthermalimagerwasutilizedtoestablishtheexperimentsystemforscrewtemperaturemeasurementingrindingprocess．Accordingtothethermalimaginesofscrew，theinfluenceofmachiningparametersonthetemperaturedistributionandthermalelongationofworkpieceatdifferenttimeindrygrind

6、ingwasanalyzed，whichwashelpfultoensurethepitchaccuracyofballscrew．Keywords：Pitchaccuracy；Transientthermalanalysis；Infraredthermalimager；Thermalelongation为满足各种精密设备对线性位移精度的高要求，工丝杠温度场进行瞬态热分析，并利用红外热像仪构滚珠丝杠作为传动和定位的关键部件，其淬硬后的磨建了磨削加工中丝杠温度测量实验系统，获得了可视削加工精度，尤其是螺距精度必须得到保障。磨削过化的丝杠热信息，为进一步

7、分析磨削工艺参数与丝杠程中去除单位体积材料需要极高的能量输人，这些能温度场分布、热伸长量的关系提供基础，有助于丝杠量几乎全部转化为热量集中在磨削接触区域内，导致磨削加工热变形的控制。磨削区域内工件温度明显升高，并在工件表面形成不1丝杠磨削热变形对螺距精度的影响均匀的温度分布。由此引起的工件热变形对螺距精度螺距精度是丝杠磨削加工最重要的一项指标。累影响严重，为此宋洪涛⋯和徐志良等都推导了丝积螺距误差对丝杠定位精度起着决定性作用，它主要杠热传导方程，给出了丝杠内部温度场的计算方法，由机床母丝杠的累积螺距误差、工作台导轨几何误差对丝杠的热变形规律进行了分析

8、。李郝林等提出了等静态误差，以及工件和机床热变形、磨削力变形等一种基于有限元法的确定螺距热误差分段补偿量的算