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Y轴丝杠热膨胀对包络铣齿加工精度的影响

姚俊华 洪荣晶

姚俊华, 洪荣晶. Y轴丝杠热膨胀对包络铣齿加工精度的影响[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 140-144. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.026
引用本文: 姚俊华, 洪荣晶. Y轴丝杠热膨胀对包络铣齿加工精度的影响[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 140-144. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.026
YAO Junhua, HONG Rongjing. Effect of thermal error of Y-axis screw on the accuracy of envelope milling[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (2): 140-144. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.026
Citation: YAO Junhua, HONG Rongjing. Effect of thermal error of Y-axis screw on the accuracy of envelope milling[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (2): 140-144. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.026

Y轴丝杠热膨胀对包络铣齿加工精度的影响

doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.026
基金项目: 

江苏省科技成果转化专项 BA2017099

详细信息
    作者简介:

    姚俊华,男,1996年生,硕士研究生,主要从事机床热误差方面的研究。E-mail:201961107004@njtech.edu.cn

    通讯作者:

    洪荣晶,男,1963年生,博士,教授,主要从事数字化制造技术方面的研究。E-mail: seuhrj@qq.com

  • 中图分类号: TG61

Effect of thermal error of Y-axis screw on the accuracy of envelope milling

  • 摘要: 基于包络铣齿和齐次坐标变换原理,建立包络铣齿热误差对齿廓误差影响分析模型。分析了机床结构与加工特点确定机床丝杠热特性。将丝杠热变形量代入机床误差传递矩阵中,获得刀具螺旋面偏差,研究了丝杠热膨胀与齿廓误差的关系。结果表明:丝杠轴向热膨胀会引起刀具螺旋面产生偏移,造成相应的齿廓误差。

     

  • 图  1  数控复合铣削中心结构示意图

    图  2  简化后的丝杠进给系统三维有限元网格模型

    图  3  丝杠进给系统温度场

    图  4  丝杠进给系统热膨胀

    图  5  通用立铣刀加工渐开线斜齿轮示意图

    图  6  通用立铣刀加工坐标示意图及直线刀刃螺旋面

    图  7  齿廓误差评估准则

    图  8  理论齿廓与实际齿廓

    图  9  齿廓误差

    图  10  人字齿复合铣削中心

    图  11  进给系统温度变化

    图  12  工件齿廓误差检测报告

    表  1  丝杠进给系统材料特性

    材料 弹性模量/GPa 热膨胀系数/(m/℃) 泊松比 导热系数/(m·℃) 密度/(kg/m3) 比热/[J/(kg·℃)]
    灰铁HT300 130 1.12×10-5 0.25 39.2 7 300 460
    45钢 207 1.2×10-5 0.3 50.2 7 850 480
    Q235 120 1.1×10-5 0.25 60.4 7 850 502
    下载: 导出CSV

    表  2  丝杠进给系统热边界条件参数

    参数名称 加载数据
    轴承生热率/(W/m3) 3.93×105
    丝杠螺母副生热率/(W/m3) 1.19×105
    电机热流密度/(W/m2) 4 087
    轴承支座对流放热系数/[W/(m2·℃)] 10.5
    丝杠螺母支座对流放热系数/[W/(m2·℃)] 30
    丝杠对流放热系数/[W/(m2·℃)] 90
    结合面传热系数/[W/(m2·℃)] 293.7
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-09-24
  • 网络出版日期:  2022-03-09

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