数控机床的滚珠丝杠进给系统承担机床的切削进给,它的性能直接影响整机的运行状态和精度。由于速度的提高,滚珠丝杠进给系统中的接触区域(丝杠螺母、轴承等)会产生大量的热,而这些热量又无法及时散发,会使滚珠丝杠的温度升高,引起滚珠丝杠热变形,进而改变了工件和刀具之间的相对位置,使得机床加工精度降低,因此研究滚珠丝杠的温升和热变形规律对提高机床的加工精度有重要的意义。本文针对以上问题对机床高速中空冷却滚珠丝杠的温度场以及热变形的数学模型、边界条件计算、热特性分析等方面进行了研究。主要内容如下:1.建立了滚珠丝杠进给系统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了热变形的数学模型。2.建立了滚珠丝杠进给系统三维CAD模型,并对有限元网格划分和结合面间的热接触传导进行了探讨。3.在分析滚珠丝杠进给系统内部热源、边界条件的基础上,建立了丝杠系统的温度场有限元模型。基于有限元法对滚珠丝杠进给系统瞬态和稳态温度场进行了详细的分析,建立高速、高加速度进给系统的温度控制平台,对高速情况下滚珠丝杠进给系统的温升进行实验分析,并将实验测量结果与理论结论进行了对比。4.在确定约束条件和热载荷的基础上,把稳态温度作为热载荷加到滚珠丝杠进给系统有限元模型上,对滚珠丝杠副的热变形进行了详细的分析,得出丝杠系统的热位移云图。建立高速、高加速度进给系统的温度控制平台,对高速情况下滚珠丝杠进给系统的热变形进行实验分析,将实验数据与理论分析进行比较,验证了理论模型的正确性。