車削中心電主軸系統(tǒng)熱誤差控制和補償技術(shù)研究.pdf

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

2、心的實際工況，分析了電主軸系統(tǒng)的主要熱源及發(fā)熱機理，并探討了電主軸系統(tǒng)工況下涉及的傳熱和散熱機理;其次，在理論分析和實際模型的基礎(chǔ)上建立了有限元模型，對主軸系統(tǒng)進行有限元網(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)的溫度場的有限元仿真分析結(jié)果與實際結(jié)果十分接近;然后，搭建了電主軸系統(tǒng)溫度場實時測試系統(tǒng)，實施了實驗測試，實驗結(jié)果和仿真分析的結(jié)果吻合，

3、表明仿真模型準確可靠。
　　仿真和實驗結(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，當轉(zhuǎn)速大于3000r/min時，溫度上升十分顯著，因此可見高速機床不是普通機床的簡單升級。最后，探索了機床熱誤差的控制和補償方法。提出了恒溫暖機方法，可以縮短暖機時間，提高工作效率，提高機床加工精度。該方法是以有效利用冷卻水為切入點，利用循環(huán)水在暖機階段為機床加熱，工作階段為機床降溫，以此提高暖機效率。設(shè)計了一種壓電陶瓷驅(qū)動的高頻