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《沈阳建筑大学》 2015年
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TX1600G数控镗铣加工中心进给系统热特性分析

李芷萱  
【摘要】:随着制造业向高速度、高精度方向的快速发展,对机床的加工精度和可靠性提出了更高的要求。因此,如何减少热变形,提高加工精度,是机床设计中非常棘手和重要的问题。导轨与滚珠丝杠是数控加工中心进给系统的关键部件,导轨起到支撑与导向作用,而滚珠丝杠起到精密传动与定位作用,它们的热变形将严重影响加工精度。本文开篇介绍了热误差补偿技术的国内外现状和发展趋势,以TX1600G数控镗铣加工中心进给系统为对象,研究其结构特点和主要内部发热源,通过对比误差避免法更加突出热误差补偿技术的意义。基于热传导和有限元理论讨论了导轨和滚珠丝杠用于有限元仿真分析的热边界条件。借助Solidworks软件建立简化的进给系统三维实体模型,通过ANSYS有限元分析软件,采用移动热载荷的方法模拟出温度场变化情况,确定达到稳态的时间,后采用热-结构耦合分析得出热变形的变化规律。探讨不同进给速度、对流系数、中空丝杠冷却液流量等对进给系统温度场和热变形的影响,从而总结出减小热变形的有效措施。给出温度与热误差测量的实验方案,掌握在某一工况下温度场与热变形的特点和联系。基于仿真结果初期布置了六个测温点,后利用模糊聚类法确定了四种测温点的分组方案,通过F统计量分析优选阀值确定最佳分组状况,采用计算温度与热误差的相关性选取了最终用于热误差建模的关键测温点,从最初布置的六个测温点减少到三个。讨论多元线性回归和基于遗传算法对BP神经网络进行改进的GA-BP神经网络建模精度,结果表明GA-BP神经网络能更好的表达温度与热误差之间的关系。最后基于MATLAB-GUI开发了关键测点优化和误差补偿数学模型的仿真系统,通过一个实例验证了系统的可行性。通过本论文的研究说明了采用热误差补偿技术对提高进给系统的加工与定位精度起着至关重要的作用,工程意义显著。
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG659

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