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机床进给系统滚珠丝杠轴向非线性振动分析 预览 被引量:1
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作者 曾浩然 刘念聪 +2 位作者 杨家锐 陈建龙 耿伟涛 《机床与液压》 北大核心 2018年第3期99-102,107共5页
将机床进给系统滚珠丝杠简化为Timoshenko梁,对滚珠丝杠进行受力分析,建立滚珠丝杠的运动微分方程。采用假设模态法,对运动微分方程进行化简,得到丝杠轴向振动方程,轴向振动方程满足Duffing方程形式,轴向振动具有非线性特征。利用... 将机床进给系统滚珠丝杠简化为Timoshenko梁,对滚珠丝杠进行受力分析,建立滚珠丝杠的运动微分方程。采用假设模态法,对运动微分方程进行化简,得到丝杠轴向振动方程,轴向振动方程满足Duffing方程形式,轴向振动具有非线性特征。利用MATLAB对Duffing方程进行数值仿真,研究丝杠长度、激振力和阻尼系数对振动的影响。得到轴向振动的相轨迹图和截面,分析轴向振动的稳定性和周期性。相图极限环封闭,轴向振动具有两个中心型奇点分布在原点两侧,奇点对振动具有吸引作用,使系统轴向振动在奇点附近达到稳定状态,Poincare截面显示轴向振动出现混沌运动、拟周期运动或周期运动,奇点位置随振动系统参数变化,但分布情况不变化。周期性随着激振频率和阻尼系数的增大而增强。试验验证了机床滚珠丝杠进给系统轴向振动存在混沌运动。为滚珠丝杠进给系统的动态特性分析和结构参数优化提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 TIMOSHENKO梁 轴向振动 相图 POINCARE截面
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滚珠丝杠结构参数对系统非线性振动的影响 被引量:3
2
作者 陈建龙 刘念聪 +2 位作者 耿伟涛 曾浩然 杨家锐 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2017年第3期87-90,共4页
以机床进给系统为研究对象,运用拉格朗日方程建立其动力学模型。考虑到弹性力的非线性化因素,建立了含有阻尼的Duffing方程来描述进给系统。利用MATLAB/SIMULINK对系统进行动力学仿真,分析丝杠长度、导程以及直径等因素对系统相轨迹的... 以机床进给系统为研究对象,运用拉格朗日方程建立其动力学模型。考虑到弹性力的非线性化因素,建立了含有阻尼的Duffing方程来描述进给系统。利用MATLAB/SIMULINK对系统进行动力学仿真,分析丝杠长度、导程以及直径等因素对系统相轨迹的影响。分析结果表明,随着丝杠结构参数的变化,相平面上两个稳定焦点分布于中心两侧,相轨迹呈螺旋线的形式趋于两焦点并发生相互交叉现象,最终在焦点附近达到稳定状态。最后实验验证表明,系统存在混沌特征,滚珠丝杠进给系统是一个非线性系统,为实际工程中的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 进给系统 滚珠丝杠 结构参数 非线性 混沌
双调节挤压式磁流变减振器特性研究 预览 被引量:1
3
作者 姚军 张进秋 +1 位作者 毕占东 刘义乐 《振动.测试与诊断》 CSCD 北大核心 2017年第5期916-921,共6页
为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足,设计外部滚珠丝杠结构,建立运动学、动力学模型,理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和... 为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足,设计外部滚珠丝杠结构,建立运动学、动力学模型,理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和连杆长度比对阻尼力的调节作用进行了分析,最后进行了台架实验。实验得到该减振器不同电流下的示功图,和理论分析的结果基本一致,说明该阻尼力表达式正确,滚珠丝杠结构可以增大挤压式减振器位移和阻尼力的调节范围,使之适用于车辆,并使其具备机械电磁双调节模式。 展开更多
关键词 挤压式 滚珠丝杠 磁流变减振器 机械电磁调节 阻尼力
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基于SIMOTION D425的高速滚珠丝杠副测控系统设计 预览
4
作者 俞洁皓 白国振 《通信电源技术》 2016年第1期61-64,共4页
设计开发了一种高速滚珠丝杠副动态精度测试试验台测控系统。该系统采用了西门子公司SIMOTION D425运动控制系统与基于PC的人机交互界面WinCC flexible通讯的自动化解决方案。通过在工作台行程长度上选取五个测点,快速移动运动部件分别... 设计开发了一种高速滚珠丝杠副动态精度测试试验台测控系统。该系统采用了西门子公司SIMOTION D425运动控制系统与基于PC的人机交互界面WinCC flexible通讯的自动化解决方案。通过在工作台行程长度上选取五个测点,快速移动运动部件分别对各目标位置从正、负两个方向进行五次定位,以高精度光栅尺作为位移传感器,测出高速滚珠丝杠副的定位精度、重复定位精度和反向误差三部分。整个系统不仅可以完成数据的采集、处理、存储、显示等功能,而且人机交互简单、界面友好、数据收集能力强,可满足高速滚珠丝杠动态精度测试要求。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 SIMOTION 动态精度 人机交互
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四种加载方式下滚珠丝杠副受力对比分析 预览 被引量:5
5
作者 徐益飞 冯虎田 欧屹 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第2期30-34,共5页
结合现有以及正在研发的滚珠丝杠副试验装置,综合分析了四种典型的滚珠丝杠副加载方式。对四种加载方式的原理分别进行了详细阐述;分析了滚珠丝杠副螺母及丝杠的受力情况;并对四种加载方式下丝杠滚道表面的受力情况做了对比分析,阐... 结合现有以及正在研发的滚珠丝杠副试验装置,综合分析了四种典型的滚珠丝杠副加载方式。对四种加载方式的原理分别进行了详细阐述;分析了滚珠丝杠副螺母及丝杠的受力情况;并对四种加载方式下丝杠滚道表面的受力情况做了对比分析,阐述了四种加载方式各自的特点以及模拟实际工况的情况。 展开更多
关键词 滚珠丝杠副 加载方式 受力分析
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影响数控机床工作台振动特性的参数分析 预览 被引量:3
6
作者 吴沁 芮执元 杨建军 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第19期2588-2591,共4页
利用拉格朗日方程和能量原理建立了数控机床进给系统的数学模型,分析了各参数对工作台振动位移的影响。按正交试验的结果,得出了影响工作台振动位移最大的3个因素,分别为丝杠的导程h、工作台的质量m和工作台与丝杠连接的纵向接触刚度kn... 利用拉格朗日方程和能量原理建立了数控机床进给系统的数学模型,分析了各参数对工作台振动位移的影响。按正交试验的结果,得出了影响工作台振动位移最大的3个因素,分别为丝杠的导程h、工作台的质量m和工作台与丝杠连接的纵向接触刚度kn。在进给系统试验台上测量滚珠丝杠的轴向振幅及扭转振幅,得出与理论分析相同的结果,即:丝杠的导程越大,工作台的质量越大,工作台的轴向振幅越大;工作台与丝杠连接的纵向接触刚度越大,工作台的轴向振幅越小。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 工作台 振动位移 正交试验
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滚珠丝杠副热变形计算分析及可视化 预览 被引量:2
7
作者 李凌丰 管灵波 +1 位作者 张振然 陈豪 《图学学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期共6页
以传热学原理为基础,探讨温升对滚珠丝杠副的影响.首先确定热流密度系数及对流换热系数,然后借助有限元分析软件ANSYS,建立滚珠丝杠副的有限元模型,计算求解温度场及热变形.仿真云图显示:滚珠丝杠以1350r/min旋转时,其温升达到3.8℃,引... 以传热学原理为基础,探讨温升对滚珠丝杠副的影响.首先确定热流密度系数及对流换热系数,然后借助有限元分析软件ANSYS,建立滚珠丝杠副的有限元模型,计算求解温度场及热变形.仿真云图显示:滚珠丝杠以1350r/min旋转时,其温升达到3.8℃,引起8.32μm的热变形. 展开更多
关键词 滚珠丝杠 热变形 有限元分析 仿真云图
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滚珠丝杠动态特性参数识别试验台的设计 预览 被引量:2
8
作者 张明鑫 程寓 +1 位作者 何博侠 翁健光 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第6期8-10,共3页
滚珠丝杠的动态特性严重影响数控机床进给系统的工作性能,为了能够准确识别滚珠丝杠进给系统的动态特性参数,基于滚珠丝杠副动态特性参数识别的力学模型,分析影响参数识别的主要因素,搭建滚珠丝杠动态特性参数识别试验测试装置,并根据... 滚珠丝杠的动态特性严重影响数控机床进给系统的工作性能,为了能够准确识别滚珠丝杠进给系统的动态特性参数,基于滚珠丝杠副动态特性参数识别的力学模型,分析影响参数识别的主要因素,搭建滚珠丝杠动态特性参数识别试验测试装置,并根据有限元软件对测试装置试验台分析的结果,通过调整试验台筋板布置的密度和厚度,对试验台进行了结构优化,满足滚珠丝杠副动态特性参数识别测试装置的设计要求,有助于提高滚珠丝杠副动态特性参数识别的精度。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 力学模型 筋板 试验台
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磁流变减振器自供能系统设计研究 预览 被引量:6
9
作者 董小闵 陈孝荣 丁飞耀 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第12期8-10,13共4页
针对目前磁流变减振器自供电能量采集装置体积庞大、结构复杂、能量采集效率低等问题,提出了一种盘式永磁电机振动能量采集系统,该系统由滚珠丝杠副结构驱动,集成在双伸出杆磁流变减振器内部.利用有限元软件Ansys/Ansoft Maxwell 3D对... 针对目前磁流变减振器自供电能量采集装置体积庞大、结构复杂、能量采集效率低等问题,提出了一种盘式永磁电机振动能量采集系统,该系统由滚珠丝杠副结构驱动,集成在双伸出杆磁流变减振器内部.利用有限元软件Ansys/Ansoft Maxwell 3D对盘式永磁发电机进行了静态磁场仿真,得出的气隙磁场与样机实测值吻合;并用瞬态电磁场模块对振幅为5mm不同频率的正弦激励下的空载反电动势和减振器电阻作为负载的场路耦合进行了仿真,仿真结果表明该能量采集系统的可行性和有效性. 展开更多
关键词 磁流变减振器 自供能 滚珠丝杠副 盘式永磁电机 MAXWELL 3D
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基于ANSYS的磨料水射流机床滚珠丝杠系统热-结构耦合研究 预览
10
作者 卫排锋 王丹 《机械工程师》 2013年第7期80-83,共4页
建立滚珠丝杠系统的热-结构耦合分析有限元模型,通过热分析得到滚珠丝杠系统中螺母的温度最高,约为24.657℃;,温升为4.657℃:左右轴承的温度约为24.14℃,温升为4.14℃:滚珠丝杠与螺母和轴承接触部分的温度较高,大约22.587... 建立滚珠丝杠系统的热-结构耦合分析有限元模型,通过热分析得到滚珠丝杠系统中螺母的温度最高,约为24.657℃;,温升为4.657℃:左右轴承的温度约为24.14℃,温升为4.14℃:滚珠丝杠与螺母和轴承接触部分的温度较高,大约22.587℃,其余部分的温度不超过21.552℃。然后将分析得到的温度作为载荷加到模型上进行热-结构耦合分析,得到热变形量最大的地方位于螺母上,最大热变形量达到4.9um;而丝杠的热变形比较小,由于受到螺母传导热的影响,最大变形发生在靠近螺母处,大约为1.633um。 展开更多
关键词 磨料水射流 热-结构耦合 有限元分析 滚珠丝杠
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考虑非线性弹性力的滚珠丝杠系统分岔与混沌特性分析 预览 被引量:3
11
作者 吴沁 芮执元 杨建军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 70-75,共6页
应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及... 应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及试验研究对模型进行验证,发现在进给系统运动过程中,受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响,滚珠丝杠系统会发生非线性振动,出现分岔及混沌现象,系统刚度随工作台位置的不同而变化,呈现出非线性规律,使运行中的系统固有频率不稳定.根据工作台振动加速度时间序列和频谱图存在的混沌特征,断定进给系统是一个非线性动力学系统,可为数控机床的动态系统辨识提供依据. 展开更多
关键词 非线性 滚珠丝杠 进给系统 分岔 混沌
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基于拟蒙特卡洛法的滚珠丝杠可靠性分析 预览 被引量:5
12
作者 黄宽 殷爱华 冯虎田 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第2期 1-4,共4页
讨论了滚珠丝杠可靠性计算和分析问题,提出了滚珠丝杠可靠性分析的计算方法;虽然蒙特卡洛方法具有程序结构简单,计算效率与问题维数无关的优点,但工程结构的失效概率往往很小,要获得准确的结果就需要大量的样本,因而计算效率低。针对这... 讨论了滚珠丝杠可靠性计算和分析问题,提出了滚珠丝杠可靠性分析的计算方法;虽然蒙特卡洛方法具有程序结构简单,计算效率与问题维数无关的优点,但工程结构的失效概率往往很小,要获得准确的结果就需要大量的样本,因而计算效率低。针对这一问题,采用Halton序列代替伪随机数,并结合了重要抽样技术建立了可靠性分析的拟蒙特卡洛方法。该方法不但可以大幅度减少抽样点数目,还能够得到确定性的估计值。编制了实用的计算机程序,利用它可以迅速准确地得到滚珠丝杠可靠性的设计信息,为滚珠丝杠的可靠性设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 可靠性 拟蒙特卡洛法 Halton序列 滚珠丝杠
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滚珠丝杠在线检测及模糊PID补偿算法研究 预览 被引量:1
13
作者 金建荣 张秋菊 《机电工程》 CAS 2011年第6期 679-682,共4页
为提高大型精密滚珠丝杠磨削精度及效率,将在线检测和误差补偿技术应用到丝杠磨削过程中。介绍了系统的构成和主要模块的工作原理,提出了在线综合动态测量及模糊PID补偿方法。开发了基于VC++的滚珠丝杠检测补偿软件,以型号60×06&... 为提高大型精密滚珠丝杠磨削精度及效率,将在线检测和误差补偿技术应用到丝杠磨削过程中。介绍了系统的构成和主要模块的工作原理,提出了在线综合动态测量及模糊PID补偿方法。开发了基于VC++的滚珠丝杠检测补偿软件,以型号60×06×420-P03R(公称直径mm×公称导程mm×螺纹长度mm-类型.标准公差等级.旋向)的丝杠螺距误差分析和补偿为例进行了应用及仿真,研究结果表明系统运行平稳,精度分析快速可靠,补偿后各精度值有了大幅度的提高,具有良好的实用价值。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 在线测量 在线补偿
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龙门加工中心滚珠丝杠传动系统的温度场和热变形分析 预览 被引量:8
14
作者 刘兴业 殷国富 +2 位作者 刘立新 方辉 阳红 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第4期 1-4,共4页
龙门加工中心滚珠丝杠热变形是机床误差的重要原因之一。根据企业龙门加工中心丝杠传动系统的实际工作状态,建立了丝杠支座温度场和热变形的ANSYS分析模型。通过施加移动热载荷,在ANSYS中求解了丝杠的温度场和热变形,获得丝杠表面温度... 龙门加工中心滚珠丝杠热变形是机床误差的重要原因之一。根据企业龙门加工中心丝杠传动系统的实际工作状态,建立了丝杠支座温度场和热变形的ANSYS分析模型。通过施加移动热载荷,在ANSYS中求解了丝杠的温度场和热变形,获得丝杠表面温度场分布趋势以及丝杠进给方向的热变形变化情况,在此基础上提出相应的改进建议,为机床优化设计和提高机床的加工精度提供了依据。 展开更多
关键词 龙门加工中心 滚珠丝杠 移动热载荷 温度场 热变形
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聚合物球型螺杆电磁动态低温塑化挤出过程 预览
15
作者 曾广胜 瞿金平 刘跃军 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期 1058-1063,共6页
为了研究振动场作用下聚合物低温塑化成型过程,研制了一套球型螺杆电磁激振挤出装置,建立了振动场作用下聚合物低温塑化成型的物理模型,深入分析了振动场作用下聚合物低温塑化机理,然后从振动耗散能、聚合物变形能、摩擦热、剪切热等方... 为了研究振动场作用下聚合物低温塑化成型过程,研制了一套球型螺杆电磁激振挤出装置,建立了振动场作用下聚合物低温塑化成型的物理模型,深入分析了振动场作用下聚合物低温塑化机理,然后从振动耗散能、聚合物变形能、摩擦热、剪切热等方面分析了聚合物塑化的能量来源,并通过数学推导得出了能量输送密度的数学表达式。最后使用球型螺杆电磁激振实验台和低密度聚乙烯(LDPE)进行实验和理论计算,实验结果与理论计算结果符合很好,并得出结论:振动场的引入可以降低聚合物的成型温度40℃以上、可以节约单位质量物料成型能耗47%以上,同时可以提高制品力学强度。本研究将会为聚合低温成型工艺和成型设备的研究提供可靠的理论基础。 展开更多
关键词 聚合物 挤出 低温 球型螺杆
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提高滚珠丝杠传动刚度的几种方法 预览 被引量:5
16
作者 尹慧博 毕海峰 +1 位作者 姜洪权 索忠伟 《机械工程师》 2009年第9期 50-52,共3页
滚珠丝杠被广泛应用于数控机床的传动系统中,其传动刚度直接影响着机床的定位精度和重复定位精度。文中着重介绍了通过提高丝杠副本身的轴向刚度以及整个滚珠丝杠轴系的系统刚度来提高机床的传动刚度,从而改善丝杠副的加(减)速度特... 滚珠丝杠被广泛应用于数控机床的传动系统中,其传动刚度直接影响着机床的定位精度和重复定位精度。文中着重介绍了通过提高丝杠副本身的轴向刚度以及整个滚珠丝杠轴系的系统刚度来提高机床的传动刚度,从而改善丝杠副的加(减)速度特性,提高对运动指令的快速跟踪能力;并简要介绍了通过正确安装滚珠丝杠来提高丝杠的传动刚度,从而提高滚珠丝杠的传动精度和使用寿命。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 刚度 支承 安装
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长冲程螺旋驱动往复泵研究与设计 预览
17
作者 张然 刘勇军 《机电产品开发与创新》 2008年第3期 59-60,65,共3页
提出一种由滚珠螺旋机构来驱动活塞进而驱动泥浆的往复泵。所提出的动力端驱动的钻井泵具有结构简单、传动平稳、重量轻、效率高、移运快速、流量波动小、功率组合灵活等优点,适用于钻井过程的泥浆泵。用该泵代替目前广泛使用的三缸泵,... 提出一种由滚珠螺旋机构来驱动活塞进而驱动泥浆的往复泵。所提出的动力端驱动的钻井泵具有结构简单、传动平稳、重量轻、效率高、移运快速、流量波动小、功率组合灵活等优点,适用于钻井过程的泥浆泵。用该泵代替目前广泛使用的三缸泵,可以延长钻井泵的使用寿命,取消钻井泵上的空气包,提高钻井泵的整体性能。 展开更多
关键词 钻井泵 磁粉离合器 变频器 滚珠螺旋
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考虑热弹性的滚珠丝杠热动态特性 预览 被引量:7
18
作者 夏军勇 胡友民 +1 位作者 吴波 史铁林 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期 1-4,共4页
以传热学理论为基础,解释了一维杆传热的热弹性现象,研究了滚珠丝杠受周期变化端热源影响而产生的温度响应及变化特性.通过有限元软件对变化热源作用下滚珠丝杠的温度场和热变形进行了建模和仿真,解释了温度响应的幅值衰减特性及相... 以传热学理论为基础,解释了一维杆传热的热弹性现象,研究了滚珠丝杠受周期变化端热源影响而产生的温度响应及变化特性.通过有限元软件对变化热源作用下滚珠丝杠的温度场和热变形进行了建模和仿真,解释了温度响应的幅值衰减特性及相位变化特性,说明了滚珠丝杠末端热变形与不同测点温度值变化之间的“超前性”和“滞后性”,进一步阐述了滚珠丝杠在周期热源作用下的热动态特性. 展开更多
关键词 滚珠丝杠 热弹性 热动态特性 有限元仿真
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机床工作台滚珠丝杠高速驱动系统精密定位机械特性研究 预览 被引量:1
19
作者 龙泽明 李亚芹 李彩花 《组合机床与自动化加工技术》 2006年第12期 28-30,共3页
文章提出了机床工作台高速运动定位过程中,存在着加速状态时由滚珠丝杠驱动时工作台弹性变形和工作台与滚珠丝杠联结件刚度引起定位精度误差的问题。对滚珠丝杠和工作台结构在高速运动下受力状态进行分析建立了力学模型。
关键词 高速加工 联接刚度 弹性变形 滚珠丝杠
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CTP制版机丝杠传动系统的热误差建模 预览
20
作者 张欣阳 孙瑞霞 +2 位作者 赵振龙 赵海平 张成新 《包装工程》 CAS 北大核心 2019年第7期217-221,共5页
目的为了有效地减少因CTP制版机丝杠传动系统热膨胀所产生的制版质量问题。方法通过对CTP丝杠传动系统进行热误差实验,分析其膨胀量与丝杠温度、丝杠位置的关系,并建立补偿数学模型。结果经检验,所得模型的计算值与实际测量值偏差保持在... 目的为了有效地减少因CTP制版机丝杠传动系统热膨胀所产生的制版质量问题。方法通过对CTP丝杠传动系统进行热误差实验,分析其膨胀量与丝杠温度、丝杠位置的关系,并建立补偿数学模型。结果经检验,所得模型的计算值与实际测量值偏差保持在[0.0320mm,0.0406mm]区间内,基于这一结果,操作人员可以利用CTP驱动软件,应用模型的计算结果对CTP制版机进行热误差优化预设置,补偿扫描头的热误差,进而提高CTP制版质量。结论通过对CTP制版机进行热误差补偿,可以有效地减少因丝杠热膨胀导致的扫描激光头扫描位置发生变化,版材内容发生偏移、变形、套印不准等问题的发生,提高了印刷质量。 展开更多
关键词 CTP制版机 丝杠传动系统 热误差
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