銑車復(fù)合加工中心整機(jī)熱特性分析研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品對(duì)零部件結(jié)構(gòu)、性能要求不斷提高，使得對(duì)機(jī)床的加工能力和加工精度要求越來越高。精密加工技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)不可或缺的一部分，而制約著機(jī)床加工精度的因素就是機(jī)床的各種誤差，其中由機(jī)床熱變形引起的誤差已經(jīng)成為影響加工精度最主要的誤差源。
　　本文以XCM1600加工中心為研究對(duì)象，在分析了國內(nèi)外關(guān)于機(jī)床熱特性研究的基礎(chǔ)上，對(duì)加工中心整機(jī)熱源分布及傳熱機(jī)制進(jìn)行了分析，并對(duì)主要熱源發(fā)熱強(qiáng)度和換熱系數(shù)進(jìn)行

2、了計(jì)算。運(yùn)用有限元軟件ANSYS Workbench模擬出了整機(jī)溫度場(chǎng)和熱變形場(chǎng)，采用熱態(tài)信息鏈法定量計(jì)算出了各個(gè)零部件對(duì)機(jī)床軸端熱漂移影響的大小。對(duì)加工中心測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化布置，并建立了主軸軸端Z向熱誤差預(yù)測(cè)模型，提出了誤差補(bǔ)償控制策略。具體研究?jī)?nèi)容和解決的問題如下:
　　1.首先在對(duì)XCM1600加工中心結(jié)構(gòu)性能和與熱特性有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，分析了整機(jī)的熱源分布及傳熱機(jī)制，并以主軸系統(tǒng)為例剖析了機(jī)床的傳熱過程。對(duì)加

3、工中心主要熱源發(fā)熱強(qiáng)度和傳熱特性參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，主要包括電機(jī)、軸承、絲杠螺母副、導(dǎo)軌副等熱源的發(fā)熱強(qiáng)度和機(jī)床各個(gè)零部件與外界進(jìn)行熱量交換的換熱系數(shù)。
　　2.在保證加工中心裝配關(guān)系的基礎(chǔ)上對(duì)加工中心結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，利用Pro/E軟件建立了簡(jiǎn)化后的機(jī)床三維模型。借助有限元軟件ANSYS Workbench，在假定環(huán)境溫度為20℃的情況下，對(duì)加工中心的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和熱變形場(chǎng)進(jìn)行了模擬，并對(duì)主軸系統(tǒng)溫度場(chǎng)和熱變形場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

4、r>　　3.利用熱態(tài)信息鏈法定量計(jì)算出了機(jī)床各個(gè)零部件熱變形對(duì)機(jī)床軸端三個(gè)方向熱漂移影響的大小。得出對(duì)主軸熱漂移影響最大的兩個(gè)零部件是主軸系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)，其中主軸系統(tǒng)主要影響軸向熱漂移，刀架系統(tǒng)主要影響徑向熱漂移，并提出了改善機(jī)床熱誤差的措施。
　　4.提出采用模糊聚類分析與復(fù)相關(guān)系數(shù)相結(jié)合的方法對(duì)加工中心溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化布置。在保證精度的情況下，使測(cè)溫點(diǎn)從初始的16個(gè)減小到5個(gè)。
　　5.采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立了加工中