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基于表面换热的机床主轴热误差有限元建模研究
  • ISSN号:1002-0470
  • 期刊名称:高技术通讯
  • 时间:0
  • 页码:715-725
  • 语言:中文
  • 分类:TG659[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]清华大学精密仪器与机械学系,北京100084
  • 相关基金:863计划(2007AA042003)和国家自然科学基金(50775125)资助项目.
  • 相关项目:并联机床高速加工航空难加工材料时动态特性及工艺研究
中文摘要:

在分析机床主轴的传热、散热机理的基础上,研究了机床主轴的热特性。首先将表面所交换的热量等效折算成整个截面上的体积热源,考虑主轴的热弹性有限元关系,建立了主轴系统热瞬态传热学的本构方程,并推导出节点温度的矩阵方程。然后分析了主轴的散热条件和边界条件,利用瞬态温度场及热弹性耦合场模型,得到主轴的温度变化过程。最后分析了各参数对热伸长和稳态时间的灵敏度影响。此研究为优化主轴结构设计、减少发热提供了理论指导,并提出了改善主轴热特性的措施,为后续的误差补偿研究奠定了基础。

英文摘要:

In this paper, the thermal characteristics of machine spindle systems the mechanism of heat transfer and neat dissipation of a spindle. The heat are investigated based on the analyses of exchanged through the surface is converted into the equivalent volume of heat source, and then, considering the coupling of elastic deformation and temperature, the heat conduction of a spindle system is modeled, in the meaniime the matrix equation of nodes is deduced. Based on the numerical results, an iterative model of the spindle temperature and thermal deformation is acquired under the actions of thermal loads using the finite element analysis. The static/transient temperature field is calculated using the software. At last the impact of these parameters on the characteristics of thermal displacement and steady balance time are analyzed according to the results. The research results provide a theoretical foundation for optimizing spindle designs and the error Compensation of a machine tool.

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期刊信息
  • 《高技术通讯》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国科学科技部
  • 主办单位:中国科学技术信息研究所
  • 主编:赵志耘
  • 地址:北京市三里河路54号
  • 邮编:100045
  • 邮箱:hitech@istic.ac.cn
  • 电话:010-68514060 68598272
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0470
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2770/N
  • 邮发代号:82-516
  • 获奖情况:
  • 《中国科学引文数据》刊源,《中国科技论文统计与分析》刊源
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘
  • 被引量:12178