直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床誤差分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展對(duì)數(shù)控機(jī)床性能的要求越來(lái)越高，超高速切削、超精密加工是機(jī)床的發(fā)展方向。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳動(dòng)方式相比，在速度、精度等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是也存在一些亟需解決的問(wèn)題。對(duì)于永磁式直線同步電機(jī)在應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上時(shí)，其發(fā)熱及法向力問(wèn)題會(huì)引起機(jī)床結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重制約著直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)優(yōu)良特性的發(fā)揮。因此，本文采用有限元仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究應(yīng)用于機(jī)床的永磁同步直線電機(jī)的發(fā)熱和法向磁吸力問(wèn)題，從而優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床的加工精

2、度。
　　(1)利用電磁學(xué)原理，研究直線電機(jī)法向力，在考慮直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合面接觸剛度的情況下，建立直線導(dǎo)軌副系統(tǒng)，運(yùn)用有限元分析方法，對(duì)直線電機(jī)進(jìn)給結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行了有限元分析;運(yùn)用激光位移傳感器進(jìn)行變形測(cè)試實(shí)驗(yàn)，得到進(jìn)行系統(tǒng)變形規(guī)律;對(duì)仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究。
　　(2)深入研究傳熱學(xué)理論，分析了直線電機(jī)發(fā)熱機(jī)理及進(jìn)給系統(tǒng)表面的對(duì)流換熱系數(shù)，運(yùn)用熱-結(jié)構(gòu)耦合的有限元仿真方法，對(duì)直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的熱特性進(jìn)行了仿真分

3、析，依據(jù)得到的溫度場(chǎng)和熱變形云圖，研究直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)和熱變形規(guī)律;運(yùn)用溫度巡檢儀和激光位移傳感器構(gòu)建溫升測(cè)試系統(tǒng)，得到直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)在工況下的溫度場(chǎng)分布和變形規(guī)律;對(duì)仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究。
　　(3)運(yùn)用法向力和發(fā)熱的有限元仿真方法，對(duì)高速立式加工中心VH1100進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，研究在熱載荷和法向力雙重作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，運(yùn)用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，完成高速立式加工中心VH1100的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。