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超精密机床热形变及其对运动精度的影响研究

陈熠 王振忠 雷鹏立 施晨淳

陈熠, 王振忠, 雷鹏立, 施晨淳. 超精密机床热形变及其对运动精度的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (2): 5-11. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.02.001
引用本文: 陈熠, 王振忠, 雷鹏立, 施晨淳. 超精密机床热形变及其对运动精度的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (2): 5-11. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.02.001
CHEN Yi, WANG Zhenzhong, LEI Pengli, SHI Chenchun. Research on thermal deformation of ultra-precision machine tools with effect on motion accuracy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (2): 5-11. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.02.001
Citation: CHEN Yi, WANG Zhenzhong, LEI Pengli, SHI Chenchun. Research on thermal deformation of ultra-precision machine tools with effect on motion accuracy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (2): 5-11. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.02.001

超精密机床热形变及其对运动精度的影响研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.02.001
详细信息
    作者简介:

    陈熠,男,1996年生,在读硕士,主要研究方向为超精密加工。E-mail:chiy96@qq.com

    通讯作者:

    王振忠,男,1981年生,工学博士,副教授,研究方向为先进光学元件超精密加工与检测、激光增减材加工相关技术研究,以第一或通讯作者发表SCI/EI收录论文40余篇,获授权发明专利及软件著作权20余项。E-mail:wangzhenzhong@xmu.edu.cn

  • 中图分类号: TH161

Research on thermal deformation of ultra-precision machine tools with effect on motion accuracy

  • 摘要: 超大口径超精密机床研制是大口径光学元件加工的必要基础,超大口径超精密机床在大行程、长工作周期的加工过程中,由于导轨发热引起的机床热形变将严重影响运动部件的直线度与光学元件的加工精度。利用ANSYS Workbench软件进行热-结构耦合仿真,对所设计的龙门式大口径磨削机床、5轴柔性气囊抛光机床进行了热形变分析,得到了导轨生热对机床整体热形变的影响规律。针对现有的磨削、抛光机床进行温度-直线度监测实验,探究了热形变对磨削机床所用液体静压导轨与抛光机床所用直线导轨运动直线度的影响规律,实际测量结果表明机床液体静压导轨的油膜生热对导轨运动直线度有较大影响。

     

  • 图  1  大口径磨削机床和大口径气囊抛光机床

    图  2  磨削机床内部热源瞬态热仿真温度分布结果

    图  3  气囊抛光机床横梁静力学仿真

    图  4  抛光机床内部热源瞬态热仿真温度分布结果

    图  5  内部热源引起的机床总形变

    图  6  油膜温升对机床形变的影响规律

    图  7  测量实验

    图  8  实验流程设计

    图  9  关键布点温度变化曲线

    图  10  实验不同阶段关键布点温度变化曲线

    图  11  静压导轨与直线导轨运动直线度变化情况

    表  1  横梁静力学仿真结果

    滑块编号正压力/N动摩擦系数
    13677.70.005
    21897.90.006
    33847.70.005
    44572.50.005
    51868.90.006
    64546.50.005
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  • 收稿日期:  2022-09-30
  • 录用日期:  2022-12-16

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