数控落地镗铣床滑枕组件热力耦合场分析及误差补偿方法

论文摘要

重型数控落地镗铣床是机械工程、航空航天、工业生产等重要产业的关键装备。该机床在加工过程中会产生各种热,其中滑枕在加工过程中产生的热直接影响着机床的加工精度,在机床加工工件的过程中,滑枕组件受到环境热、摩擦热和切削热等热源的共同影响,产生热形变,影响着工件的加工质量和加工效率。本文针对某机床厂生产的TH6920型重型落地镗铣床的滑枕组件进行热力耦合场分析,通过控制敏感热源和相关参数达到优化加工质量的目的并进行了相关实验的论证。论文主要完成以下主要内容：分析滑枕组件的主要结构、载荷及其影响因素,从而揭示滑枕绀件的误差分佰规律。通过研究机床的误差类型,选择出滑税组件几种重要误差和关键部位进行分析。针对滑枕组件进行有限元分析,主要研究在重力、摩擦力和支撑力共同作用下的滑枕组件静力学特性,模拟滑枕组件温度场并对其进行热力耦合场分析,同时对三种重要热源作用的显著性进行分析和验证。进行验证标准杆热误差补偿效果的实验,控制敏感热源同时利用标准杆补偿滑枕及镗轴热误差,并进行不同位置的测量,完成补偿系统及补偿参数调整,最后检测误差补偿效果。对于标准杆补偿方法的弊端,采用温度传感器对不同加工位霄的镗轴进行热误差补偿：在控制敏感热源的前提下,建立温度关键点的温度与镗轴热误差之间的数学模型,计算出对应温度下相应镗轴位置处的热误差值,在前面的补偿基础上累积补偿值实施补偿,并针对该方法进行补偿效果的验证

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内热误差补偿研究现状
• 1.2.2 国外热误差补偿研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 滑枕组件结构与误差分析
• 2.1 滑枕组件结构分析
• 2.1.1 重型落地镗铣床的功能
• 2.1.2 滑枕组件的内部结构
• 2.1.3 滑枕组件的外部结构
• 2.2 滑枕组件工作载荷特性分析
• 2.2.1 滑枕组件的载荷类型
• 2.2.2 滑枕组件的切削力分析
• 2.2.3 滑枕组件的离心力分析
• 2.2.4 滑枕组件的热载荷分析
• 2.3 滑枕组件误差分析
• 2.3.1 机床误差的类型
• 2.3.2 滑枕体的受力误差分析
• 2.3.3 滑枕的热误差分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 滑枕组件的变形特性研究
• 3.1 滑枕组件的静力学特性分析
• 3.1.1 有限元模型的建立
• 3.1.2 载荷参数的确定
• 3.1.3 滑枕组件变形结果分析
• 3.2 滑枕组件热力学特性分析
• 3.2.1 有限元热分析法
• 3.2.2 载荷参数的确定
• 3.2.3 滑枕组件环境热源热力耦合场结果分析
• 3.2.4 滑枕组件摩擦热源热力耦合场结果分析
• 3.2.5 滑枕组件切削热源热力耦合场结果分析
• 3.3 滑枕组件热误差的显著性分析
• 3.3.1 环境热源对滑枕组件误差的影响
• 3.3.2 摩擦热源对滑枕组件误差的影响
• 3.3.3 切削热源对滑枕组件误差的影响
• 3.3.4 三种热源的敏感度分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 滑枕组件热误差补偿实验研究
• 4.1 滑枕组件热误差补偿实验条件
• 4.2 滑枕组件标准杆补偿实验方案
• 4.3 滑枕组件热误差补偿实验结果
• 4.3.1 滑枕热误差补偿实验结果及分析
• 4.3.2 镗轴热误差补偿实验结果及分析
• 4.3.3 热误差补偿加工效果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于温度传感器的镗轴热误差补偿方法
• 5.1 温度传感器补偿方法的实验方案
• 5.2 温度传感器补偿实验的数据分析
• 5.3 温度传感器补偿实验验证和效果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢