高精度平面磨床主轴系统温度场模拟与实验研究

摘要

主轴系统是高精度卧轴矩台平面磨床的主要部件之一。在众多影响高精度卧轴矩台平面磨床的磨削加工精度的误差中,主轴系统的热误差占很大比重。因此,研究高精度平面磨床主轴系统温度变化对加工精度的影响具有重要意义。
　　本文采用有限元软件ABAQUS建立了MGK7120×6高精度卧轴矩台平面磨床主轴系统的有限元模型,研究了对流换热系数对主轴系统达到热平衡时间的影响,并采用有限元模拟与试验相结合的方法分析了主轴系统的瞬态温度场。具体工作如下:
　　1.建立了MGK7120×6高精度卧轴矩台平面磨床主轴系统的三维有限元模型,分析了平面磨床主轴系统的热源及热传递,并计算了热源强度和对流换热系数。
　　2.建立了主轴系统的有限元模型,分析了主轴系统的瞬态温度场。在此基础上探讨了对流换热系数对主轴系统热平衡时间的影响,提出改善平面磨床主轴系统的热特性措施,并对主轴系统温度场进行了测试。
　　3.实验研究了平面磨床预热阶段主轴系统温度变化对加工精度的影响,其中包括磨削加工实验、磨床加工验证实验和主轴系统振动实验。磨削加工实验主要研究磨床在预热阶段主轴系统温度变化对实际磨削深度的影响,并利用最小二乘法对实验数据进行了数据拟合,得到磨床预热阶段任意时刻的实际磨削深度函数,提出了误差补偿方案,并进行了补偿实验。主轴系统振动实验主要是为了研究预热阶段主轴系统温度变化对主轴振动的影响,从而影响工件表面粗糙度。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第 1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外机床热误差的研究现状

1.3 主要研究内容

第 2章 平面磨床主轴系统的温度场有限元建模

2.2 温度场计算的有限元法[40]

2.3 平面磨床主轴系统的发热分析

2.4 平面磨床主轴系统的传热分析及计算

2.5 本章小结

第 3章 平面磨床主轴系统温度场分析

3.1概述

3.2平面磨床主轴系统有限元模型的建立

3.4 平面磨床主轴系统的热态特性试验

3.5 改善热特性研究

3.6 本章小结

第 4章 磨床主轴系统温度场变化对加工精度的影响研究

4.1引言

4.2试验条件

4.3试验结果与分析

4.4补偿实验

4.5本章小结

结论与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文与所获奖励