数控机床论文：数控机床 进给系统 热特性分析 有限元 热变形补偿

数控机床论文 数控机床进给系统热特性分析及试验研究数控机床论文 数控机床进给系统热特性分析及试验研究 中文摘要 导轨与滚珠丝杠副是数控机床及加工中心的关键 部件 滚珠丝杠起到精密传动与定位作用 而导轨起到支撑与导向作 用 它们的热变形将严重影响机床的加工精度 本文旨在提高数控机 床进给系统精度 对某数控机床进给系统做了一系列分析与研究 找 出了影响系统精度提高的因素 并通过数学建模 有限元模拟分析等 途径探讨出了进给系统热误差补偿方案 本文通过系统分析 建立了 交流伺服进给系统的数学模型 运用 MATLAB 软件仿真对系统性能进 行了验证 并以不同的速度环增益进行了仿真 通过对比仿真结果得 出 包括速度环增益在内的系统增益对系统的稳定性有一定影响 利 用 Pro E 软件建立了导轨及滚珠丝杠的实体模型 并对有限元网格划 分及边界条件等进行了分析 在此基础上利用 ANSYS 软件建立了热特 性有限元模型 对进给系统的温度场和热变形进行了详细分析 根据 进给系统热变形的主要影响因素 提出了减少热变形影响的有效途径 对 滚珠丝杠系统的热误差补偿方案进行了研究 根据节点温度与滚珠丝 杠热漂移之间的相关性分析设计了测温点的布局 运用多元线性回归 方法 对某数控车床滚珠丝杠系统进行了热误差补偿建模 用数据样 本对补偿模型进行了初步检验 英文摘要 Guideway and ball screw are key components of CNC machine tools and machining center The ball screw plays the role of precision transmission and positioning and the guideway plays the role of support and guidance whose thermal deformation will seriously affect the processing precision of CNC machine tools The thesis aims to improve the precision of CNC machine tool feed system A series of analyses and researches have been done for feed system of a CNC machine tool to find out the factors of influencing 关键词 数控机床 进给系统 热特性分析 有限元 热变形补 偿 英文关键词 CNC machine tool feed system thermal analysis finite element thermal deformation compensation 索购全文索购全文 联系联系Q Q1 1 138113721138113721 Q Q2 2 139938848139938848 目录 数控机床进给系统热特性分析及试验研究 摘要 2 3 ABSTRACT 3 符号表 5 10 第 1 章 绪论 10 16 1 1 课题的研究背景 10 1 2 课题的研究目的和意义 10 11 1 3 热误差补偿技 术 11 13 1 3 1 热误差补偿的定义 11 1 3 2 热误差补偿的步骤分析 11 13 1 4 热误差补偿 国内外研究动态 13 14 1 5 课题的主要研究内容 14 16 第 2 章 数控机床进给系统特性分析 16 28 2 1 进给系统的受力分析 16 17 2 2 进给系统的数学 建模 17 25 2 2 1 进给系统的组成 17 2 2 2 进给系统各组成部分的数学模型 17 24 2 2 3 进给系统的数学模型 24 25 2 3 进给系统性能仿真 25 26 2 3 1 仿真参数 25 26 2 3 2 仿真 结果与分析 26 2 4 进给系统的误差分析 26 27 2 5 本章小结 27 28 第 3 章 进给系统热特性分析理 论及有限元建模 28 37 3 1 热分析基本理论 28 33 3 1 1 温度场基本方程 28 3 1 2 导热 微分方程及边界条件 28 30 3 1 3 热弹性基本理论 30 33 3 2 进给系统热分析有限元建模 33 36 3 2 1 进给系统有限元几何建模及网格划分 33 3 2 2 进给系统相关参数的选择与计算 33 36 3 3 本章小结 36 37 第 4 章 基于 ANSYS 的进给系统热特性分析 37 51 4 1 导轨热特性分析 37 44 4 1 1 导轨有限元模型 37 4 1 2 分析条件 37 38 4 1 3 计算结果与分析 38 43 4 1 4 影响导轨热变形 的主要因素 43 44 4 2 丝杠热特性分析 44 49 4 2 1 丝杠有限元模型 44 4 2 2 分析条件 44 45 4 2 3 计算结果与分析 45 47 4 2 4 影响丝杠热变形 的主要因素 47 49 4 3 减少进给系统热变形影响的有 效途径 49 50 4 4 本章小结 50 51 第 5 章 进给系统热变形补偿建模方法 51 57 5 1 测温 点的布置及优化验证 51 54 5 1 1 测温点的布置 51 53 5 1 2 测温点优化验证 53 54 5 2 热误差补偿模型建立的理论分析 54 56 5 2 1 多元线 性回归模型 54 55 5 2 2 计算过程 55 56 5 3 本章小结 56 57 第 6 章 进给系统热变形误差补 偿实验 57 67 6 1 进给系统热变形误差补偿实验方法 57 58 6 1 1 丝杠进给系统热变形特性分析 57 6 1 2 数据采集实验设计 57 58 6 2 进给系统热变形 数据分析 58 60 6 2 1 各坐标点在某刻的热变形数据 分析 58 59 6 2 2 丝杠某坐标点热变形数据分析 59 60 6 3 补偿模型的建立 60 64 6 3 1 选择回归坐标基点 60 61 6 3 2 多元线性回归建模 61 62 6 3 3 检验误差模型 62 64 6 4 进 给系统热误差补偿原理及实现 64 66