精密滚珠丝杠磨削加工热变形的研究及控制

摘要

精密滚珠丝杠副是数控机床、精密仪器仪表等设备的关键零部件，其精度的高低对数控机床等设备的精度有很大影响。如何提高滚珠丝杠的加工制造精度，特别是螺距的加工精度是本课题的主要任务。本课题以精密滚珠丝杠磨削加工过程为研究对象，主要对丝杠磨削过程中的热变形进行理论分析，并对丝杠加工过程中影响温升的各种因素进行分析。 首先，本文对影响螺距加工精度的各方面因素进行了分析；针对影响螺距加工精度的温度引起的误差，本文从室温、磨削热、冷却油温升、机械摩擦热、润滑油的温升等几方面进行了分析。对于由室温、冷却油温升、机械摩擦热、润滑油的温升等因素引起的误差，本文提出了解决方案。在精密滚珠丝杠磨削加工中，由磨削热引起的热变形误差是影响螺距加工精度的主要因素。对于由磨削热引起的热变形误差本文在第三章中进行了详细分析。 结合现有的磨削温度场计算的理论，本文提出了采用有限元方法对丝杠磨削温度场进行计算的方法，该方法可通过在计算过程中划分网格的数量来达到控制计算的精度。对丝杠磨削过程中磨削热的热源强度进行了分析和计算，分析了精密丝杠加工过程中丝杠的热变形规律，建立了丝杠磨削热引起的温度分布理论计算模型，在此基础上分析了温升和丝杠热变形的关系，并通过一个磨削加工实例对丝杠磨削过程中的热变形进行了计算。 研制开发了丝杠磨削误差智能补偿系统，编制了相应的控制软件，介绍了步进电机控制的误差校正机构。实验证明该补偿系统可以对丝杠磨削过程中的热变形误差进行有效的补偿控制。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及学位论文使用授权声明

第1章绪论

1.1课题的背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容

第2章滚珠丝杠副结构及磨削加工误差分析

2.1滚珠丝杠副的工作原理及其特点

2.2影响滚珠丝杠螺距误差的主要因素

2.3磨削加工热变形误差分析

2.4本章小结

第3章丝杠磨削加工热变形误差分析

3.1热变形计算的传热理论

3.2丝杠温度场及热变形的数学建模分析

3.3有限元法

3.4丝杠磨削加工热变形分析

3.5本章小结

第4章丝杠磨削误差的智能补偿系统

4.1误差补偿系统的构建

4.2主要功能模块介绍

4.3控制系统的可靠性及抗干扰能力

4.4实验结果分析

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间发表的论文