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作为高档数控机床的运动导向部件,滚动直线导轨副的运行精度和动态特性直接影响自身的承载能力和工件的切削稳定性。本文研究滚柱直线导轨副的动态精度问题和误差补偿技术。主要研究内容包括: 基于Hertz接触理论建立滚柱直线导轨副的接触模型,推导导轨副的接触刚度表达式,分析不同预压对导轨副刚度的影响。依据四滑块导轨副的承载特点,建立四滑块工作台的载荷误差模型,并应用到某机床导轨上验证。 根据滚动导轨副机械滤波的特点,提出了一种考虑导轨加工误差的动力学模型。引入传递函数,分析导轨加工误差对导轨副承载性能的影响。运用INSTRON8801拉伸机提供位移简谐激励,获取滚柱直线导轨副的卸载迟滞回线,由此,建立导轨系统的变刚度变阻尼模型。针对导轨系统的非线性动力学问题,运用四阶Runge-Kutta法分析阻尼和刚度系数对振动位移的影响,并引入增量谐波平衡法,把微分方程周期解展开为傅氏级数,求解滚柱直线导轨的动态误差问题。 基于有限元软件ANSYS的动力学仿真。分别以弹簧阻尼单元和虚拟材料模拟导轨副的结合部,获取导轨副前六阶的固有频率和振型,为导轨副的动力学问题奠定基础。运用显示动力学模块ANSYS/LS-DYNA仿真计算工作台在导轨副位移激励下的响应。 基于Arched磨损理论,建立机床导轨的磨损模型,仿真获得导轨表面接触应力,预测机床导轨的磨损深度。通常在实施综合误差补偿的开始,首先进行静态误差即几何误差的补偿研究。针对机床导轨的动态误差补偿问题,仿真计算出导轨副的预变形曲线,并提供导轨加工时的补偿用曲线图。