五軸聯(lián)動(dòng)加工中心熱特性分析方法研究.pdf

1、作為影響機(jī)床加工精度的重要因素，熱誤差占機(jī)床總體誤差的40-70％，嚴(yán)重制約著機(jī)床加工精度的提高。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展和對(duì)高精度加工的迫切需求，機(jī)床熱誤差的解決勢(shì)在必行，這也是將機(jī)床熱誤差作為重點(diǎn)研究的原因。
　　本文依托國(guó)家科技重大專項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”，以機(jī)匣加工五軸聯(lián)動(dòng)加工中心擺動(dòng)頭為主要研究對(duì)象，詳細(xì)分析加工中心的發(fā)熱源，熱邊界條件并對(duì)相應(yīng)的熱載荷進(jìn)行計(jì)算，開發(fā)了主軸熱誤差測(cè)量系統(tǒng)，提出了一種熱誤差補(bǔ)償方案。<

2、br>　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)課題研究的目的和意義進(jìn)行了詳細(xì)的論述，分析了數(shù)控機(jī)床熱誤差產(chǎn)生的原因及減小熱誤差常用的方法，介紹了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外熱誤差的研究趨勢(shì)與發(fā)展動(dòng)態(tài)，并對(duì)全文的主要研究?jī)?nèi)容作了簡(jiǎn)要介紹。
　　(2)對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)介紹了機(jī)匣加工五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的結(jié)構(gòu)，分析了其主要的發(fā)熱源，并對(duì)關(guān)鍵發(fā)熱部件擺動(dòng)頭進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　(3)論述了熱特性分析的基本理論，對(duì)擺動(dòng)頭

3、進(jìn)行有限元建模并進(jìn)行優(yōu)化處理，用Ansys Workbench對(duì)機(jī)床擺動(dòng)頭進(jìn)行熱特性分析。對(duì)有限元模型施加熱載荷，設(shè)定邊界條件，對(duì)擺動(dòng)頭的溫度場(chǎng)及變形場(chǎng)進(jìn)行分析，根據(jù)分析情況進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到提高加工精度的目的。
　　(4)為測(cè)量機(jī)床主軸熱誤差，對(duì)機(jī)床主軸熱誤差的測(cè)量方法進(jìn)行分析，利用電渦流傳感器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡等硬件，搭建了機(jī)床主軸的熱誤差測(cè)試硬件試驗(yàn)臺(tái)，并利用虛擬儀器平臺(tái)LabVIEW，針對(duì)搭建的硬件試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)

4、行了機(jī)床主軸熱誤差測(cè)量軟件的開發(fā)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床主軸熱誤差變形的實(shí)時(shí)測(cè)量。
　　(5)在一臺(tái)加工中心上進(jìn)行熱特分析實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案及測(cè)溫關(guān)鍵點(diǎn)的選取進(jìn)行分析，對(duì)加工中心主軸熱誤差和關(guān)鍵點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了熱變形和溫度之間的關(guān)系，為熱誤差補(bǔ)償做準(zhǔn)備。
　　(6)對(duì)熱誤差補(bǔ)償方法進(jìn)行論述，建立了機(jī)床主軸的熱誤差補(bǔ)償BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并通過Matlab軟件對(duì)所建模型進(jìn)行了訓(xùn)練。所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以使機(jī)床主軸