速度和精度一直是数控机床行业不断追求并不断更新记录的两个重要参数。随着高速加工越来越普及,机床中传动部件的发热问题也越来越凸显出来,并成为制约精度提高的主要影响因素。为了对进给系统进行强制冷却,各生产厂家逐渐使用中空丝杠代替传统的实心丝杠,并向中空孔中通入冷却介质来达到强制冷却的目的。对于此类新型进给系统,国内外的各方面研究还比较匮乏。同时,机床进给系统涉及了机械、热、控制等多个系统相互耦合,因此本文以中空滚珠丝杠进给系统为对象,对其综合性能进行必要的建模仿真研究,为中空丝杠进给系统的设计提供指导性建议。具体内容为:首先,针对进给系统的机械特性方面,基于Hertz接触建立了进给系统中丝杠螺母副、支承轴承副的轴向接触刚度数学计算模型,分析了轴向载荷、转速等因素对可动结合部轴向变形的影响。同时通过有限元分析手段,分析计算了丝杠螺母副的轴向变形及不同开孔规格的中空丝杠的拉、弯曲、扭转刚度及前六阶模态。其次,对于中空丝杠进给系统的热态特性,基于传热学理论详细给出了各个热源及各表面对流散热系数的计算方法,并在有限元软件ANSYS中对不同转速下、不同开孔大小、不同强制冷却系数下的进给系统进行了热力耦合分析,计算其温度场分布及丝杠轴向热变形。通过仿真对比给出中空丝杠的较优结构参数及冷却液流量流速。再次,在进给系统伺服控制方面,针对传统三环PID控制参数不易整定的老问题,本文采用了将模糊控制理论与传统PID控制相结合的方法,设计了一款自适应模糊PID控制器加入到速度环中。通过给定标准信号仿真对比得到控制器的正确性及其意义。最后,在动力学软件RecurDyn平台下,综合刚柔耦合技术、机电联合仿真技术并二次开发丝杠导轨自动离散化工具。分别建立了实心丝杠及中空丝杠进给系统整机的联合仿真模型,对其进行响应性能及加工误差的仿真,通过对比仿真结果得到中空丝杠相比传统实心丝杠进给系统的优势所在。