直線電機驅(qū)動的數(shù)控機床誤差分析與優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

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

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

3、析，依據(jù)得到的溫度場和熱變形云圖，研究直線電機進給系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)和熱變形規(guī)律;運用溫度巡檢儀和激光位移傳感器構(gòu)建溫升測試系統(tǒng)，得到直線電機進給系統(tǒng)在工況下的溫度場分布和變形規(guī)律;對仿真結(jié)果和實驗結(jié)果進行了對比研究。
　　(3)運用法向力和發(fā)熱的有限元仿真方法，對高速立式加工中心VH1100進行熱-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)，運用ANSYS優(yōu)化設(shè)計模塊，完成高速立式加工中心VH1100的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。