[发明专利]配置振荡热管伺服进给系统及热-结构耦合特性建模方法

权利要求书

1.配置振荡热管伺服进给系统，其特征在于：

包括相连接的机床床身和冷却装置，所述机床床身包括通过滚珠连接的丝杆轴和螺母，所述螺母的顶端设置支撑，所述丝杆轴为内部中空且两端开口构造，所述丝杆轴内部设置两端闭合的振荡热管，所述振荡热管内部设置冷却剂,所述丝杆轴和振荡热管的数量为1个，所述丝杆轴的两端均设置固定连接的旋转轴承和固定座，所述冷却装置包括闭合连接的腔体、壳体、压缩机、气泵和节流阀，所述管体伸出端进入所述腔体内，所述腔体内部设置惰性气体。

2.一种如权利要求1所述的配置振荡热管伺服进给系统的热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：所述建模方法具体为：

步骤1：建立配置有振荡热管的伺服进给系统模型；

步骤2：计算并在模型中施加热源载荷和热边界条件；

步骤3：得出特征点温度值；

步骤4：判定是否符合收敛条件，

步骤5：若收敛，则绘制温度变化曲线，结束；若不收敛，则进行步骤6；

步骤6：修正热源载荷和热边界条件，返回步骤3。

3.根据权利要求2所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：所述热源载荷包括电机生热量、滚动功能部件生热量和环境温度变化量，滚动功能部件包括轴承和丝杆螺母副。

4.根据权利要求2所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：所述热边界条件包括振荡热管换热系数、接触热阻和主轴部件与流体之间的对流换热系数，所述接触热阻包括轴承外圈与轴承座的接触热阻和轴承内圈与轴颈的接触热阻。

5.根据权利要求2所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：所述判定条件为：

T_i-T_i-1＜0.05～0.15℃

T_i：上一时刻所述特征点的温度；

T_i-1：本时刻所述特征点的温度。

6.根据权利要求3所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：修正所述滚动功能部件生热量的具体方法是：

步骤a：提取特征点温度和热变形；

步骤b：修正润滑剂粘度和热诱导预紧力；

步骤c：修正滚动部件生热量。

7.根据权利要求3所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：修正所述环境温度变化量的具体方法是：

利用温度传感器测量环境温度变化，并将测量结果设置于所述配置有振荡热管的高速电主轴系统模型中。

8.根据权利要求4所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：修正所述轴承内圈与轴颈的接触热阻的具体方法为：

步骤a：提取轴颈和轴承内圈的径向热变形；

步骤b：计算轴承内圈与轴颈之间过盈量的变化；

步骤c：求解高速主轴热平衡过程中轴承内圈与轴颈之间的动态接触热阻。

9.根据权利要求4所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：所述修正轴承外圈与轴承座的接触热阻的具体方法是：

步骤a：提取轴承外圈和轴承座的平均温度；

步骤b：利用提取结果修正所述轴承外圈与轴承座的接触热阻。

10.根据权利要求4所述的一种热-结构耦合特性建模方法，其特征在于：修正所述主轴部件与流体之间的对流换热系数的具体方法为：

步骤a：提取特征点温度和空气温度；

步骤b：利用特征点温度和空气温度修正主轴部件与流体之间的对流换热系数。