随着机床不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对其动态性能的要求越来越高,其中,机床的热性能越来越受到人们的重视,它已成为影响高速机床性能的主要因素之一。高速滚珠丝杠是机床的关键功能部件之一,其热性能对机床的加工精度有着重要影响。鉴于此,本文围绕江苏省科技攻关项目"XH6650型高速卧式加工中心开发与产业化”(项目编号BE2006041),对机床滚珠丝杠的温度场和热变形的数学模型、热力学模型的修正、边界条件计算、热特性设计等方面进行了较系统深入的研究。主要内容如下： 1. 建立滚珠丝杠三维温度场数学模型,并基于弹性力学、热变形基本方程和有限元理论建立热变形的数学模型。 2. 建立XH6650型高速卧式加工中心滚珠丝杠的三维CAD模型,并对有限元网格划分和结合面的热传导系数进行了探讨,在此基础上建立了热特性有限元模型。 3. 在分析滚珠丝杠热源、边界条件的基础上,建立了机床滚珠丝杠温度场的有限元模型。基于有限元法对滚珠丝杠温度场进行了详细的分析。 4. 在确定约束条件和热载荷的基础上,对机床滚珠丝杠的热变形进行了详细的分析,并将滚珠丝杠的位移量进行了比较,确定了滚珠丝杠的热变形对机床加工精度的影响程度。 5. 通过有限元法对比滚珠丝杠的三种常用支承方式,分析支承方式对滚珠丝杠温升的影响,并把滚珠丝杠的丝杠由实心变为中空,并通过强制冷却,这样极大地减少了整个滚珠丝杠的温升。 6. 建立整机的CAD模型以及CAE模型,确定并分析机床的热源,进行整机的热特性的分析,分析在加工过程中热源对整机的影响。