精工機(jī)床在切削加工的過程當(dāng)中，大量的熱量主要來源于各類電路、動(dòng)力源、相 對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間生成的摩擦熱、切削熱、環(huán)境溫度變化傳導(dǎo)的熱量、冷卻系統(tǒng)帶 走的熱量等W。其中尤其是滾珠絲杠高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，其熱變形嚴(yán)重阻礙了精工機(jī)床 ******性能的發(fā)揮。滾珠絲杠的熱伸長(zhǎng)直接影響絲杠本身的螺距誤差，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重的 削弱滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度，從而大大地降低了精工機(jī)床的加工精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與 響應(yīng)的快速性。國(guó)外關(guān)于滾珠絲杠副熱變形研宄進(jìn)行的比較早，專家學(xué)者已經(jīng)做了很 多的試驗(yàn)研究工作。
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滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提?？招臐L珠絲杠、實(shí)心滾 珠絲杠的穩(wěn)定性用開環(huán)伯德圖來驗(yàn)證，并從理論上用勞斯判據(jù)證明了從電機(jī)到工作臺(tái) 機(jī)械部分系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)上面的分析及表4.1、表4.2中的參數(shù)在 MATLAB/Simulink中建立整個(gè)系統(tǒng)、部分系統(tǒng)[4G'53]的仿真模型分別如圖4.2、圖4.3。
論文以某一型號(hào)的精工加工中心的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為研宄對(duì)象，探討了空心滾珠絲 杠的數(shù)學(xué)模型、邊界條件、仿真分析等，為空心滾珠絲杠的應(yīng)用提供理論依據(jù)。該課 題的研宄不僅具較高的好理論研究?jī)r(jià)值，而且有重要的工程實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。滾珠絲杠 伺服進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)熱問題是制約精工機(jī)床向高速、高精度發(fā)展的瓶頸問題，這一課題的 研宄有助于提升我國(guó)的精工機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的水平。論文的主要研宄內(nèi)容和結(jié)論如 下：
本文對(duì)空心滾珠絲杠在機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的應(yīng)用做了深入的探討，得出了重要的 研宄結(jié)論；然而在時(shí)間緊迫的情況下，有一些問題仍需有待解決。因此，在現(xiàn)有研宄 的基礎(chǔ)上，可以考慮以下幾個(gè)方面：
為了與實(shí)心滾珠絲杠對(duì)比，論文在做了實(shí)心滾珠絲杠在不同的進(jìn)給速度下的仿真 之后，接下來仿真空心滾珠絲杠在不同的轉(zhuǎn)速下的溫度分布及熱位移的規(guī)律。
不同的冷卻介質(zhì)對(duì)滾珠絲杠的散熱過程有重要的影響，而冷卻介質(zhì)的參數(shù)中比 熱、導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)滾珠絲杠的散熱影響******。表3.6是常用的冷卻介質(zhì)的參數(shù)。
對(duì)于空心滾珠絲杠副的開口大小不僅影響到滾珠絲杠的溫度場(chǎng)分布與滾珠絲杠 副的強(qiáng)度，而且與絲杠的加工工藝有很大的關(guān)系。超細(xì)長(zhǎng)孔的加工一直是加工制造業(yè) 的一個(gè)關(guān)鍵工藝。所以，針對(duì)絲杠的開孔的大小，本文從溫度場(chǎng)與強(qiáng)度兩個(gè)方面綜合考慮。
目前世界上主要的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的投入不斷地加強(qiáng)，高速加工、精 密制造等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用日益增多，柔性系統(tǒng)的快速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路功能的 不斷增強(qiáng)對(duì)精工加工技術(shù)水平提出了更加緊迫的時(shí)代要求[1?5]。機(jī)床的熱誤差是機(jī)床 誤差的重要組成部分，有研宄表明，機(jī)床的熱誤差占到總誤差的30%—50%[6]，這主要 是主軸單元和滾珠絲杠的熱變形誤差。隨著機(jī)床的高速化，滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的 熱誤差越來越影響機(jī)床的定位精度與加工精度。
在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)對(duì)機(jī)床熱誤差補(bǔ)償特別是熱變形研宄得比較早，取得了重要的 成果為溫度傳感器測(cè)點(diǎn)在滾珠絲杠上的選取和熱誤差模型的建立提供了重要的依 據(jù)。學(xué)者傅建中提出了針對(duì)溫度誤差補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[2°]，并由軟 件仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其模型的正確性。近年來，浙江大學(xué)組織研究了人工智能專家?guī)煸?精工機(jī)床定位精度及誤差補(bǔ)償中的應(yīng)用，取得了很多的成果。浙江大學(xué)的學(xué)者還改進(jìn) 了精工機(jī)床熱誤差Fuzzy前饋補(bǔ)償方法，通過仿真驗(yàn)證了理論上的正確性，確立了國(guó) 內(nèi)熱誤差補(bǔ)償?shù)念I(lǐng)先地位。
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