精密滚珠丝杠高速旋风硬铣削加工误差及其数字化补偿技术研究

高速旋风铣削淬硬丝杠（HRC60以上）是一种新兴的高效绿色加工技术，加工时工件一次成形铣削完成，不使用任何切削液。滚珠丝杠的铣削加工效率大约是磨削加工的5-8倍，但加工精度比磨削低，目前最高能达到P3级。铣削时工件产生的热变形是制约产品精度提高的关键因素。.课题拟对滚珠丝杠旋风硬铣削加工机理、切削热进行理论研究，优化加工工艺；采用有限元方法研究这种移动热源输入下丝杠的温度分布及变化规律，实验研究工件热变形的简化计算方法，建立旋风铣削淬硬滚珠丝杠时工件热变形预报计算模型。.研究新型的误差补偿技术，对机床上位于控制环以外的误差根据建立的计算模型对数控系统的"螺补数据表"进行实时的修改、刷新，实现动态补偿，使旋风铣削滚珠丝杠的精度提高一个精度等级，达到P2级。这种可嵌入数控系统的误差实时补偿技术将实现真正意义上的"全闭环"控制，可推广应用于其他精密机械零件制造中，有广阔应用前景。

课题以精密滚珠丝杠的旋风硬铣削加工为研究对象，研究分析了滚珠丝杠旋风铣削加工过程中丝杠热变形的各因素，试验研究了切削热与滚珠丝杠的规格参数（滚道圆弧半径、螺旋升角、丝杠中径等）、旋风铣削加工工艺参数（铣削速度、进给速度、进给量等等）以及刀具、工件材料性能之间的变化规律。.滚珠丝杠轴硬铣削模型采用螺旋加载移动热源的方式通过有限元分析软件ANSYS进行仿真,对旋风铣削丝杠的温度场分布规律和热伸长规律进行了研究。建立了旋风铣削加工滚珠丝杠的温度场和热伸长仿真参数化模型，可以在加工前获得加工中丝杠上的温度场分布及热变形规律，为实际加工时丝杠的螺距误差补偿提供了依据。.研究了新型的数字化补偿技术，对机床上述位于环以外的工件热变形误差按照所建立的数学模型对数控系统的“螺补数据表”进行实时的修改、刷新，从而实现动态补偿。