Введение
Глава 1. Анализ существующих работ по повышению точности шпиндельных узлов металлорежущих станков 9
1.1. Влияние тепловых процессов на точность обработки в станках 9
1.2. Влияние температурных и упругих факторов ШУ на выходную точность станка 13
1.3. Требования к жесткости ШУ высокоточных станков и допустимый уровень нагрева подшипников в опорах 17
1.4. Способы достижения термостабилизации ШУ компесируя термодеформации 21
1.5. Выводы по главе 31
1.6. Цели и задачи работы 33
Глава 2. Разработка методики расчета термоупругой конечноэлементнои модели ШУ 37
2.1. Тепловая модель станка 39
2.2. Особенности разбиения модели на конечные элементы 49
2.3. Термоупругая модель станка 56
2.4. Моделирование опор в ШУ 71
2.5. Выводы по главе 73
Глава 3. Расчет приведенной жесткости ШУ аналитическим методом с использованием термоупругой нелинейной модели реальной опоры ШУ 74
3.1. Контактные напряжения и деформации 74
3.2. Способы расчета жесткостей идеального (точного) радиально-упорного шарикоподшипника 77
3.3. Приведенная жесткость ШУ 78
3.4. Механизм изменения геометрии контакта тел вращения и колец идеального (точного) радиально-упорного шарикоподшипника при тепловых упругих смещениях 79
3.5. Определение угла контакта шариков с дорожками качения при действии осевой нагрузки с учетом тепловых упругих смещений колец идеального подшипника 85
3.6. Расчет радиальной и осевой жесткости идеального подшипника при воздействии радиальной силы, осевой силы преднатяга, тепловых смещений (осевых и радиальных) колец подшипника и шпинделя 87
3.7. Определение допустимых нагрузок на подшипник при заданном наибольшем контактном напряжении 89
3.8. Радиально-упорный шарикоподшипник при нагружении осевой и радиальной силами без учета тепловых смещений 90
3.9. Проверка предельного положения зоны контакта 98
3.10. Сравнительные исследования способов определения радиальной жесткости идеального радиально-упорного шарикоподшипника 100
3.11. Исследование приведенной жесткости ШУ с учетом тепловых упругих смещений опор шпинделя 103
3.12. Результаты экспериментов над моделью подшипника 108
3.13. Описание элементов, формирующих контактную жесткость опоры... 111
3.14. Расчет приведенной жесткости ШУ с учетом контактной жесткости и трения в опоре 117
3.15. Исследование приведенной жесткости ШУ с учетом в опорах контактной жесткости стыков и сил трения 124
3.16. Выводы по главе 130
Глава 4. Методика повышения точности прецизионного шпиндельного узла с использованием тепловых труб при заданной их теплоустойчивости 133
4.1. Исследование теплофизических параметров и критериев, обеспечивающих равномерное распределение теплового поля для стационарной и нестационарной задач в деталях ШУ 135
4.2. Расчет термоупругого состояния пиноли ЭШУ и определение параметров теплоустойчивости 157
4.3. Оценка систем управления тепловыми деформациями на основе ТТ для методики повышения точности ШУ на основе их рационального расположения 176
4.4. Тепловые трубы, их конструкция, возможность использования в станках 184
4.5. Методика расчета физических параметров ТТ для рационального их расположения в деталях ШУ 189
4.6. Алгоритм методики повышения точности ШУ с рациональным размещением ТТ и заданной теплоустойчивостью ШУ 204
4.7. Выводы по главе 208
Глава 5. Экспериментальные и теоретические исследования методики повышения точности ШУ при заданной теплоустойчивости 211
5.1. Определение мощности тепловых потерь в опорах ЭШУ 211
5.2. Исследование термоупругого состояния пиноли и шпинделя ЭШУ с ТТв конструкции 212
5.3. Экспериментальные исследования тепловых полей и характеристики силовых смещений ЭШУ 229
5.4. Расчет термоупругого состояния ЭШУ в модели ШБ от тепловых и силовых нагрузок с учетом контактной податливости стыков и сил трения 250
5.5. Расчет многокоординатного обрабатывающего станка Horizon 110 256
5.6. Выводы по главе 259
Общие выводы 261
Список литературы 263
Приложение 277
