基于接觸分析的立式加工中心熱態(tài)特性研究.pdf

1、機(jī)床熱態(tài)特性作為影響機(jī)床加工精度的一個(gè)重要因素，受到了各行各業(yè)專(zhuān)家學(xué)者越來(lái)越多的重視。準(zhǔn)確地建立機(jī)床熱力學(xué)模型并對(duì)其熱態(tài)特性進(jìn)行分析是確保機(jī)床可靠、穩(wěn)定工作的前提。本課題來(lái)源于國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床數(shù)字化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)與工具集研發(fā)及其典型產(chǎn)品應(yīng)用”(NO.2012ZX04010-011)，以立式加工中心為研究對(duì)象，利用有限單元接觸分析及熱-結(jié)構(gòu)耦合分析方法對(duì)整機(jī)熱態(tài)性能進(jìn)行數(shù)值分析，并對(duì)整機(jī)熱特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，為機(jī)床薄弱環(huán)節(jié)的改進(jìn)

2、和完善提供數(shù)據(jù)參考。
　　首先對(duì)機(jī)床溫度場(chǎng)、熱-結(jié)構(gòu)耦合、接觸分析等有限元分析的基礎(chǔ)理論作了簡(jiǎn)單概述;建立了立式加工中心X/Y/Z三向移動(dòng)部件的力學(xué)模型，分析各結(jié)合面之間的機(jī)械載荷，并對(duì)機(jī)床中滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠、滾動(dòng)軸承及螺栓等結(jié)合面予以等效處理，同時(shí)給出機(jī)床熱邊界條件的計(jì)算方法，建立機(jī)床熱力學(xué)有限元分析模型。
　　研究結(jié)合面接觸熱阻對(duì)立式加工中心整機(jī)溫度場(chǎng)分布的影響，分析有接觸熱阻與無(wú)接觸熱阻兩種條件下的整機(jī)溫度場(chǎng)，并與試

3、驗(yàn)測(cè)量結(jié)果相對(duì)比，結(jié)果表明接觸熱阻是機(jī)床熱態(tài)特性分析中的重要因素。利用熱-結(jié)構(gòu)分析方法研究機(jī)床整機(jī)熱變形，通過(guò)與試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，驗(yàn)證了本文對(duì)整機(jī)熱特性分析模型處理的合理性。
　　根據(jù)立式加工中心工作條件，設(shè)計(jì)三種不同的試驗(yàn)工況對(duì)機(jī)床熱態(tài)特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，并采用七點(diǎn)式非接觸位移測(cè)量方法檢測(cè)機(jī)床主軸與工作臺(tái)的相對(duì)熱變形—熱伸長(zhǎng)、熱漂移和熱傾斜，試驗(yàn)結(jié)果表明:主軸的高速旋轉(zhuǎn)而引起的熱變形是影響機(jī)床加工精度的主要因素。
　　基于