環(huán)境溫度對床身熱態(tài)性能影響分析.pdf

1、在高精密加工中，機(jī)床的熱變形成為影響機(jī)床加工精度的重要因素，減小機(jī)床熱變形是提高機(jī)床加工精度的重要手段。切削過程中產(chǎn)生的熱量、運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦熱、電機(jī)的發(fā)熱、環(huán)境溫度的變化是引起機(jī)床溫度場變化的主要因素，機(jī)床的溫度場變化導(dǎo)致位移場的變化，由于加工過程中產(chǎn)生的熱量難以精確計(jì)算以及環(huán)境溫度的隨時(shí)變化，所以機(jī)床溫度場和位移場的確定變得極其復(fù)雜。研究機(jī)床的熱變形規(guī)律，并通過采用合理的手段對熱變形進(jìn)行補(bǔ)償，可以達(dá)到減小加工誤差，提高加工精度的目的

2、。
　　 床身是機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件，用來支撐立柱等其他部件，床身的形狀、結(jié)構(gòu)尺寸以及與其他部件的相對位置關(guān)系影響機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能、熱態(tài)性能。本文選擇床身作為研究對象，以有限元理論為基礎(chǔ)，利用ANSYS仿真軟件，對床身進(jìn)行網(wǎng)格劃分，施加邊界條件，主要分析環(huán)境溫度變化對床身熱態(tài)性能的影響規(guī)律。
　　 本文分析了熱對流系數(shù)、熱導(dǎo)率、溫度差和熱膨脹系數(shù)等因素對床身溫度場的影響趨勢和影響效應(yīng)。通過改變床身的約束方式，確

3、定最佳約束狀態(tài)。床身上安裝導(dǎo)軌處和安裝立柱處的熱變形直接影響導(dǎo)軌的精度和主軸位置精度，分析了安裝導(dǎo)軌處和安裝立柱處的熱變形規(guī)律。通過比較關(guān)鍵點(diǎn)的熱剛度大小，發(fā)現(xiàn)熱剛度是床身熱變形的內(nèi)在因素;不隨溫度而變化，是床身的固有屬性，取決于床身結(jié)構(gòu)。
　　 熱對流系數(shù)對溫度場的影響比熱導(dǎo)率大，是影響位移場的最主要因素。因此，要減小床身的熱變形，就要盡量減小床身和環(huán)境的熱對流系數(shù)和床身的熱膨脹系數(shù)。床身安裝導(dǎo)軌處X方向剛度最大點(diǎn)在不同情況下

4、X方向位移均為零，Y方向剛度最大點(diǎn)在不同情況下Y方向位移均為零，Z方向剛度最大點(diǎn)在不同情況下Z方向位移均為零，剛度最大點(diǎn)即相應(yīng)方向上的最佳加工位置，為床身的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。根據(jù)床身上某點(diǎn)的熱剛度是一個(gè)定值，提出可以根據(jù)溫度和熱剛度計(jì)算熱變形的觀點(diǎn)。
　　 在分析的基礎(chǔ)上提出減小床身熱變形的措施。使用熱穩(wěn)定性好的混凝土材料作為床身材料，通過對比發(fā)現(xiàn)混凝土材料床身的熱態(tài)性能比HT250床身的好，但剛度不能滿足要求，要滿足剛度要求