WL1600重型數(shù)控臥車熱誤差分析及其補(bǔ)償研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)重型數(shù)控機(jī)床的需求日益增加，同時(shí)對(duì)機(jī)床加工精度的要求也越來(lái)越高。由于重型機(jī)床尺寸較大且承載較重，在內(nèi)外因素的共同作用下，機(jī)床各部件熱膨脹不均現(xiàn)象嚴(yán)重，從而引起刀尖點(diǎn)相對(duì)工件的位置變化較大，嚴(yán)重影響加工精度。本文主要研究了重型數(shù)控臥車主軸系統(tǒng)溫度場(chǎng)及主軸熱變形誤差，采取有限元法仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法對(duì)比分析其熱誤差特性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化和熱誤差建模，最后開(kāi)發(fā)了基于西門子840D系統(tǒng)的補(bǔ)償軟件，實(shí)

2、現(xiàn)對(duì)熱誤差的補(bǔ)償并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文主要工作概括如下：
　　1、建立重型臥車主軸系統(tǒng)三維模型，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、分網(wǎng)，在深入理解傳熱學(xué)定律和有限元方法的基礎(chǔ)上分析機(jī)床熱源與對(duì)流換熱邊界條件，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)及理論公式計(jì)算熱源發(fā)熱量和對(duì)流換熱系數(shù)從而建立有限元模型，基于ANSYS-Workbench分析其溫度場(chǎng)及變形場(chǎng)變化規(guī)律，并分析了主軸軸承的預(yù)緊力對(duì)主軸系統(tǒng)溫度和熱變形的影響。
　　2、針對(duì)重型臥車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合仿真的溫度場(chǎng)分

3、布設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)重型臥車主軸系統(tǒng)溫度和熱誤差數(shù)據(jù)，分別對(duì)機(jī)床加工狀態(tài)、空載恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)以及空載變轉(zhuǎn)速狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比分析不同工況下的熱誤差變化規(guī)律，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。
　　3、采用模糊聚類結(jié)合偏相關(guān)分析的方法進(jìn)行溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化篩選，將13個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化后選出四個(gè)溫度敏感點(diǎn)用以重型臥車主軸熱誤差建模，并用多元線性回歸模型驗(yàn)證了測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的有效性。
　　4、選取多元線性回歸、BP及Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

4、分別建立熱誤差模型，比較了不同模型的擬合預(yù)測(cè)效果，為重型臥車熱誤差的補(bǔ)償提供依據(jù)。同時(shí)基于MATLABGUI開(kāi)發(fā)了溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化及熱誤差建模軟件，方便建模工作開(kāi)展。
　　5、研究了以西門子840D系統(tǒng)自帶補(bǔ)償模塊為接口的熱誤差補(bǔ)償方法，采用C＃語(yǔ)言開(kāi)發(fā)一套熱誤差補(bǔ)償軟件，該軟件可以無(wú)縫集成到西門子840D系統(tǒng)，通過(guò)采集機(jī)床敏感點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并傳送給補(bǔ)償軟件的預(yù)測(cè)模型從而計(jì)算得到誤差補(bǔ)償值，然后將補(bǔ)償值傳送到數(shù)控系統(tǒng)實(shí)施補(bǔ)償。通過(guò)實(shí)驗(yàn)