李郝林 应杏娟 迟玉伦

上海理工大学,上海,200093

0 引言

在精密机床的切削加工中,热源对加工精度的影响极大,提高工件的加工精度必须对机床的热变形作定量研究,并在加工过程中作合理控制与补偿。机床导轨与工作台的相对运动会产生大量的摩擦热,造成导轨与工作台的热变形,影响刀具与工件之间的相对位置关系,最终影响工件的加工精度。为提高刀具的加工精度,需要获得导轨整个行程范围内的热变形动态变化量,以便进行实时误差补偿。但是,对导轨全行程范围内进行热误差实时测量目前还没有有效的方法[1-4]。

随着有限元理论的不断完善和数值模拟技术的日趋成熟,数值模拟技术在热特性分析领域得到了广泛应用,成为热变形分析的重要手段。有限元数值模拟技术可以定量地计算出温度分布状态和由温度产生的热位移、应力和应变等数据,这些模拟结果对机床的热特性分析有一定的指导意义。但由于有限元分析边界条件的不确定性,故无法给出精确的计算结果,只能给出定性的分析结果。要得到接近实际值的最优计算结果,必须将有限元数值模拟技术与优化技术相结合[5-6]。文献[7-8]提出了有限元模型的实验校准方法,将计算结果与实验结果相比较,从而对有限元模型进行校准。本文提出了采用近似模型优化方法进行机床导轨热变形有限元模型边界条件优化选择的方法。采用试验设计方法进……