本文關(guān)鍵詞：螺紋曲面精密數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于數(shù)控螺紋磨床面向的主要加工對象是滾珠絲杠,螺紋磨床的磨削精度對滾珠絲杠的加工精度和性能起著關(guān)鍵作用。發(fā)展數(shù)控螺紋磨削技術(shù)對滾珠絲杠加工精度的提高具有基礎(chǔ)支撐作用�，F(xiàn)階段數(shù)控磨床大多采用數(shù)控一體化解決方案,磨削精度也在逐步提高,但穩(wěn)定性較差,結(jié)合SWM1530數(shù)控螺紋磨床結(jié)構(gòu)特點,本文以數(shù)控螺紋磨削技術(shù)為研究對象,借助于數(shù)學解析建模、有限元分析軟件和實驗研究等方法在建立的螺紋磨削力模型、三維傳熱溫度模型和彈性變形模型的基礎(chǔ)上,對數(shù)控螺紋磨削技術(shù)進行研究,研究內(nèi)容具體包括：1、根據(jù)螺紋磨削機理,利用磨削幾何學理論,以螺紋磨削幾何路徑為研究對象,分析螺紋磨削砂輪當量直徑與砂輪、工件直徑以及螺旋傾角之間關(guān)系。以砂輪單顆磨粒為研究對象,建立單顆磨粒磨削力模型,進而建立整個磨削區(qū)域磨削力模型。根據(jù)傳熱學以及移動傳熱理論,以磨削接觸區(qū)域為研究對象,建立了三維傳熱溫度模型,應(yīng)用拉氏變換、傅里葉變換以及狄拉克函數(shù)特點對三維傳熱溫度模型進行求解。2、由于砂輪與工件磨削時的接觸弧長度是磨削過程中極其重要的參數(shù)之一,磨削接觸弧長度對磨削區(qū)的磨削溫度、磨削力以及磨削時工件的彈性變形和塑性變形有重要影響。根據(jù)螺紋磨削接觸路徑特點,提出了螺紋磨削動態(tài)接觸弧長計算新公式,分析磨削參數(shù)對螺紋磨削動態(tài)接觸弧長的影響,對比不同材質(zhì)工件加工下磨削接觸弧長。3、分析影響工件磨削加工精度彈性變形的主要因素。分別建立磨削力彈性變形模型和工件自重彈性變形的數(shù)學模型。針對磨削加工過程有無中心架支撐兩種情況,分別分析了兩種情況下工件的彈性變形,并對這兩種情況進行最優(yōu)計算,得到了工件彈性變形最小的磨削接觸點。針對兩種加工方式分別提出相應(yīng)的螺紋變速磨削加工控制方法。4、螺紋磨床在進行磨削加工時,受到室溫、磨削熱、冷卻液溫升、局部照明等諸因素的影響,使被加工工件受熱不均勻,因而出現(xiàn)不同的熱變形狀態(tài)。應(yīng)用移動傳熱理論,在磨削三維傳熱溫度模型的基礎(chǔ)上,對比磨削二維傳熱溫度場和三維傳熱溫度場,得到磨削過程中工件的徑向和縱向溫度分布,利用ANSYS軟件對工件磨削溫度分布進行有限元仿真分析,得到了工件徑向和軸向的溫度分布云圖,對工件進行熱結(jié)構(gòu)耦合分析,得到工件熱變形規(guī)律。分析室溫和冷卻液溫升對磨削質(zhì)量的影響,提出了相應(yīng)的改善方案。5、影響螺紋磨削加工精度的誤差主要受到來自磨削力變形誤差和熱變形誤差影響,針對單個因素建立誤差補償系統(tǒng)勢必會忽略另外因素對加工精度的影響,因此需建立一個多因素綜合誤差補償系統(tǒng)來最大限度降低誤差帶來的影響。根據(jù)磨削力和磨削溫度對工件加工誤差的影響,建立基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的綜合誤差補償系統(tǒng),針對有中心架和無中心架兩種磨削加工結(jié)構(gòu),提出了不同的綜合誤差補償方法,針對工件3次精磨過程,分別進行了仿真分析,對比實驗數(shù)據(jù)后工件加工精度得到了顯著提高。6、針對磨削顫振和熱變形分析,基于SWM1530數(shù)控螺紋磨床設(shè)計相對應(yīng)的實驗方案,通過加速度傳感器、電感測微儀測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,并應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行綜合誤差預(yù)測并進行離線補償實驗,驗證了補償結(jié)果的有效性。本研究為數(shù)控螺紋磨床的設(shè)計提供了理論和技術(shù)支持,為提高螺紋磨削質(zhì)量提供了切實可行的方法,采用的彈性變形誤差和熱誤差綜合誤差補償模型對其他細長桿類工件的誤差補償具有參考價值,對促進我國數(shù)控螺紋磨床的制造水平具有重要的理論意義。
【關(guān)鍵詞】：螺紋磨削 磨削力 磨削溫度 接觸弧長 誤差補償
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG596;TG62
【目錄】：

• 摘要13-15
• Abstract15-18
• 主要符號說明18-19
• 第1章 緒論19-31
• 1.1 課題背景及意義19-20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-28
• 1.2.1 螺紋磨床發(fā)展概況20-21
• 1.2.2 螺紋磨削研究21-24
• 1.2.3 磨削接觸長度研究24-26
• 1.2.4 智能磨削研究26-28
• 1.3 課題研究目的28
• 1.4 課題研究內(nèi)容28-31
• 第2章 數(shù)控螺紋磨削分析模型31-45
• 2.1 螺紋磨削力模型31-34
• 2.1.1 螺紋磨削砂輪當量直徑32
• 2.1.2 磨削力數(shù)學模型32-34
• 2.2 磨削溫度模型34-43
• 2.2.1 磨削總發(fā)熱功率35
• 2.2.2 傳入工件磨削熱比率35-36
• 2.2.3 熱源強度36-37
• 2.2.4 磨削溫度場數(shù)學模型37-43
• 2.3 本章小結(jié)43-45
• 第3章 數(shù)控螺紋磨削接觸弧長研究45-57
• 3.1 磨削接觸弧長度定義45-46
• 3.2 螺紋磨削接觸弧長度理論計算46-50
• 3.2.1 磨削接觸弧長理論計算46-47
• 3.2.2 螺紋磨削動態(tài)接觸弧長47-50
• 3.3 磨削接觸弧長度測量方法50-51
• 3.4 磨削參數(shù)對螺紋磨削接觸弧長的影響51-54
• 3.5 磨削接觸弧長度與磨削溫度、磨削力的關(guān)系54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第4章 螺紋磨削工件彈性變形分析57-73
• 4.1 螺紋磨削工件彈性變形誤差57-60
• 4.1.1 工件自重引起的彈性變形量57-58
• 4.1.2 磨削力引起彈性變形量58-60
• 4.2 螺紋磨削工件徑向彈性變形數(shù)學模型60-67
• 4.2.1 磨削過程中工件無中心架支撐60-63
• 4.2.2 磨削過程中工件有中心架支撐63-67
• 4.3 螺紋磨削工件徑向彈性變形控制67-71
• 4.3.1 螺紋磨削加工磨削力影響因素67-68
• 4.3.2 螺紋磨削加工彈性變形影響因素68-69
• 4.3.3 螺紋磨削變速控制69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第5章 螺紋磨削工件熱變形分析73-93
• 5.1 螺紋磨削加工傳熱理論73-77
• 5.1.1 傳熱學理論73-75
• 5.1.2 移動傳熱理論75-77
• 5.2 螺紋磨削加工溫度場模型77-80
• 5.2.1 溫度場二維模型77-78
• 5.2.2 溫度場三維模型78-79
• 5.2.3 溫度場仿真79-80
• 5.3 溫度場有限元求解80-87
• 5.3.1 溫度場有限元求解原理方程80-83
• 5.3.2 溫度場分析幾何模型83
• 5.3.3 溫度載荷施加83-85
• 5.3.4 仿真結(jié)果85-87
• 5.4 工件溫升與熱變形之間關(guān)系87-91
• 5.4.1 工件熱伸長87-89
• 5.4.2 工件熱變形分析89-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第6章 螺紋磨削加工綜合誤差補償模型93-105
• 6.1 螺紋磨削綜合誤差預(yù)測補償模型93-100
• 6.1.1 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)93-94
• 6.1.2 螺紋磨削加工誤差規(guī)律分析94-95
• 6.1.3 固定中心架結(jié)構(gòu)誤差預(yù)測模型95-98
• 6.1.4 中心架跟蹤結(jié)構(gòu)誤差預(yù)測模型98-100
• 6.2 綜合誤差補償系統(tǒng)100-102
• 6.2.1 磨削數(shù)控系統(tǒng)100-101
• 6.2.2 補償前后測量數(shù)據(jù)對比101-102
• 6.3 室溫及冷卻系統(tǒng)控制102-103
• 6.3.1 室溫及冷卻液溫度控制102-103
• 6.3.2 冷卻液變流量控制103
• 6.4 本章小結(jié)103-105
• 第7章 數(shù)控螺紋磨削加工實驗研究105-113
• 7.1 變速磨削實驗105-109
• 7.1.1 實驗測試系統(tǒng)105-106
• 7.1.2 實驗測試方案106-107
• 7.1.3 實驗測試結(jié)果分析107-109
• 7.2 工件軸向變形實驗109-111
• 7.2.1 實驗測試系統(tǒng)109-110
• 7.2.2 實驗測試方案110
• 7.2.3 實驗測試結(jié)果分析110-111
• 7.3 本章小結(jié)111-113
• 第8章 總結(jié)與展望113-117
• 8.1 全文總結(jié)113-114
• 8.2 創(chuàng)新點114-115
• 8.3 展望115-117
• 參考文獻117-125
• 博士期間發(fā)表論文與參與的科研項目125-127
• 致謝127-129
• 發(fā)表的英文論文129-146
• 附件146

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董吉洪;;精密和超精密加工機床的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J];光機電信息;2010年10期

2 宋現(xiàn)春;王偉;;精密滾珠絲杠磨削加工中熱變形的計算分析[J];工具技術(shù);2007年07期

3 宋洪濤,賓鴻贊;把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于絲杠磨削過程的建模與控制[J];光學精密工程;2001年04期

4 劉鎮(zhèn)昌;平面磨削幾何接觸長度的新公式[J];華中工學院學報;1983年04期

5 王龍山，，于愛兵，鄭玉華，張艷萍;砂輪變速磨削的穩(wěn)定性[J];吉林工業(yè)大學學報;1994年04期

6 吳祥;薛秉源;貝季瑤;;變速磨削的試驗研究[J];磨床與磨削;1985年02期

7 任大力;;國外螺紋磨床發(fā)展概況(上)[J];磨床與磨削;1993年03期

8 王龍山,于愛兵;變速磨削對外圓磨削力的影響[J];磨床與磨削;1995年01期

9 袁華;;精密與超精密磨削關(guān)鍵技術(shù)探討[J];機械工程與自動化;2011年05期

10 王龍山,崔岸,于愛兵;砂輪變速磨削抑制工件顫振的研究[J];中國機械工程;1999年02期

  本文關(guān)鍵詞：螺紋曲面精密數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：414262