數(shù)控機(jī)床的熱影響分析及補(bǔ)償策略研究.pdf

1、隨著我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)，我國對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的要求越來越高。然而隨著數(shù)控機(jī)床加工精度的不斷提高，熱誤差已經(jīng)成為影響數(shù)控機(jī)床加工精度的關(guān)鍵因素，因此對(duì)機(jī)床熱誤差進(jìn)行有效補(bǔ)償已經(jīng)成為我國乃至世界亟待解決的問題。本課題以數(shù)控機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償為主線，從數(shù)控機(jī)床的熱變形有限元分析，機(jī)床溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化和熱誤差建模三個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。
　　首先是數(shù)控機(jī)床的熱變形有限元分析。從理論上給出了數(shù)控機(jī)床熱源和散熱系數(shù)的計(jì)算方法，在有限

2、元分析與實(shí)測(cè)對(duì)比驗(yàn)證基礎(chǔ)上對(duì)輪槽銑床主軸箱進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了輪槽銑床主軸箱的溫升和熱變形規(guī)律，并分析了環(huán)境溫度對(duì)輪槽銑床主軸箱熱變形的影響。
　　其次是對(duì)數(shù)控機(jī)床的溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化。采用瞬態(tài)熱分析的方法獲得 XK5034立式銑床整機(jī)的溫升和熱變形數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)先布置的溫度測(cè)點(diǎn)采用模糊 C均值聚類算法進(jìn)行分組優(yōu)化。針對(duì)模糊 C均值聚類算法需要人為設(shè)定分類數(shù)的弊端，對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了聚類數(shù)自適應(yīng)算法。該算法不僅能

3、給出最佳聚類數(shù)，還能對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分組優(yōu)化，改進(jìn)后的算法將溫度測(cè)點(diǎn)由13個(gè)減少到6個(gè)，其測(cè)點(diǎn)分類情況與實(shí)際情況更加吻合。在此基礎(chǔ)上，將聚類數(shù)自適應(yīng)算法應(yīng)用到輪槽銑床主軸箱的溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化上，得到了主軸箱的關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)。
　　最后是對(duì)數(shù)控機(jī)床的熱誤差建模。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量機(jī)床關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的溫升和機(jī)床主軸的熱變形，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多元線性回歸兩種建模方法分別對(duì)兩種不同測(cè)點(diǎn)優(yōu)化得到的溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行熱誤差建模，并對(duì)它們的建模精度和魯棒性進(jìn)行了對(duì)比分