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滚齿加工是目前应用最广泛的外齿轮加工方法,高速干切数控滚齿机由于具有高效、环保、自动化和柔性化等特点,正在被越来越多地应用到滚齿加工过程中。随着工业技术的高速发展,如何提高滚齿精度成为了滚齿加工领域的一个重要研究方向。高速干切数控滚齿机结构复杂且热源较多,在大批量滚削加工过程中,滚刀与工件间会产生大量的切削热,再加上电机热以及轴承热等热源的影响,机床温度会逐渐升高,形成不均匀的温度场并产生热变形,最终形成热误差影响滚削精度。随着滚齿机结构设计方法的不断优化,热误差已经成为滚齿机最大的误差源,严重制约着滚齿机的发展以及滚齿加工精度的提高。因此,高速干切数控滚齿机热误差建模及补偿方法的研究对控制滚齿机热误差,提高滚齿精度具有重要意义。对此,本文以某高速干切数控滚齿机为研究对象,对其热误差建模及补偿方法进行了分析和研究,主要研究内容如下:(1)以传热学相关理论为基础,对滚齿机热特性分析理论进行了研究,初步探明了滚齿机的热传递机理。在分析高速干切数控滚齿机刀架部组结构形式的基础上,研究并阐明了滚齿机刀架部组主要热源与热边界条件的计算方法,为滚齿机刀架部组热特性数值仿真分析奠定了基础。(2)对滚齿机刀架部组热变形数值仿真分析方法进行了研究,针对刀架部组结构复杂、热源众多的特点,以传热学和有限元理论为基础,计算得到了刀架部组主要热源的发热量,并进一步建立了刀架部组有限元分析模型。在此基础上,对刀架部组热变形进行了数值仿真分析,得到了其稳态温度场分布与热变形以及瞬态温升曲线与热变形曲线,为后续滚齿机热误差建模与补偿提供了指导与参考。(3)采用一种激光支架测量装置与铂电阻温度传感器实现了对滚齿机热误差建模数据的获取以及对前文数值分析结果的验证,利用聚类回归算法在温度测点中优选得到了关键温度变量,并由多元线性回归-最小二乘法理论建立了滚齿机热误差模型,揭示了滚齿机热关键点温度与滚刀、工件间相对位置变化量之间的关系。(4)根据滚齿机滚刀与工件间相对位置变化量的测量结果,定量分析了滚齿机热变形对加工精度的影响;针对SINUMERIK 840D sl数控系统的特点,运用SINUMERIK Operate Programming Package开发包开发了滚齿机热误差补偿模块,并对其补偿效果进行了检验,结果显示滚齿机热误差补偿效果明显,验证了滚齿机热误差建模及补偿方法的可行性和准确性。