小型数控车床热态性能分析优化和实验辨识.pdf

机械 设计 与制造 第 1期 164 Machinery Design Manufacture 2012年 1月 文章编号 ：1001—3997(2012)01—0164—03 小型数控车床热态性能的分析优化与实验辨识 术 顾 庭瑞 (四川工程职业技术学院 材料工程系，德阳 618000) AnalysisoptimizationandexperimentalidentificationofthermalpropertiesforCNC lathe GUTing——rui (DepartmentofMaterialsEngineering，SichuanEngineeringTechnicalCollege，Deyang618000，China) 【摘 要】针对CMK系列小型数控车床运行过程中普遍存在的主轴 翘“头”问题，试图通过热变形 分析与实验辨识相结合的方法找 出上述问题的成因，并给出相应的优化方案，因此，建立了基于有限元 法的机床热态特性分析模型来解析整机温度场 ，同时，通过热应力耦合分析预测了机床各部分的热变 形以及主轴的热倾斜 ，随后，利用红外热成像仪测量、验证 了整机温度分布，通过特别设计的六个测点 三个方向的热变形实验辨识了主轴系统的热倾斜特性，最后，以降低主轴热倾斜角为 目标，给出了提升 机床热态性能的两种方案，热优化设计和采用人造花岗岩床身。 关键词：数控车床 ；热变形；热倾斜 ；实验辨识 A【bstract】Aimingatthespindle adtiltingofCMKseriesCNClatheinoperation，￡胁 causesof theseproblemsweretriedtobeidentif,edthroughthemethodcombiningthermaldeformationanalysiswith experimentalidentfication，andcorrespondingoptimizationprogralTtwasgiven．Therefore，athermalcharac— teristicsanalysismodelbasedonFEMofmachinetoolWas establishedtoresolvewholetemperaturefield． Atthesametime，throughthermalstresscouplinganalysis，thethermaldeformationofpartsandthespindle headtiltingwerepredicted．AfierwradsthewholetemperaturefieldWasmeasuredandverifiedbyinfrraed thermal imager，andthespindlehead tilting aturewa$ident edthrough thespeciallydesignedthermal deformationtestingwith,sixmeasuringpointsandthreedirections．Finally．aimingatdecreasingspindle e tilting e，twomethodswereproposedforenhancingthethermalpropertiesofmachinetools，thermalop— timizationandbyadoptingratfiicialgranitebed． Keywords：CNC lathe；Thermaldeformation；Thermaltilting；Experimentalidentification 中图分类号 ：TH16，TG502．15 文献标识码 ：A 1引言