車削中心電主軸系統(tǒng)熱誤差控制和補償技術研究.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鍵技術。
　　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上提出了高速機床熱誤差的控制方法，設計了熱變形補償系統(tǒng)。
　　首先，根據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上建立了有限元模型，對主軸系統(tǒng)進行有限元網格劃分過程中，提出并應用網格裝配思路，大幅降低了大型裝配體網格劃分的難度;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果與實際結果十分接近;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，實驗結果和仿真分析的結果吻合，

3、表明仿真模型準確可靠。
　　仿真和實驗結果顯示，在高轉速條件下，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。設計了一種壓電陶瓷驅動的高頻