車削中心電主軸熱態(tài)分析及熱誤差研究.pdf

1、由于高速電主軸具有結構簡單、傳動效率高以及響應快等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于高速加工設備中。隨著電主軸的運轉速度越來越高，主軸發(fā)熱也愈加嚴重，電主軸的熱誤差也越來越大，而電主軸作為高速高精密裝備的核心部件，熱誤差對裝備的精度損害很大。要想達到控制電主軸熱誤差的目的，就需要對電主軸溫度和熱誤差情況進行深入研究，探索電主軸熱誤差產(chǎn)生規(guī)律，這對于精確進行電主軸熱誤差補償意義重大。本文圍繞高速電主軸熱態(tài)特性及誤差預測模型建立展開深入分析研究。主要內容

2、包括:
　　(1)基于熱力學知識計算得到熱分析參數(shù)，分析了主軸系統(tǒng)的主要熱量傳遞形式及特點，并根據(jù)具體的熱量計算經(jīng)驗公式，詳細計算了主軸系統(tǒng)中的生熱及換熱參數(shù)。運用有限元方法電主軸模型，進行了熱穩(wěn)態(tài)分析，并且分析了電主軸熱態(tài)性能。
　　(2)進行電主軸熱誤差實驗，精確測量電主軸溫度測點溫度及其實時熱位移，根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法，基于三種不同溫度變量建立了電主軸熱誤差預測模型，并分析網(wǎng)絡對實驗數(shù)據(jù)的擬合性、

3、殘余誤差及誤差百分比等，提出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行誤差預測存在的局限性。
　　(3)針對神經(jīng)網(wǎng)絡誤差預測的缺陷，提出運用遺傳算法進一步優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡熱誤差預測的方法，然后應用此方法對前面建立的三種熱誤差預測網(wǎng)絡進行優(yōu)化操作，繪制網(wǎng)絡的適應度曲線和誤差平方和曲線進行對比分析，并分析優(yōu)化后熱誤差預測網(wǎng)絡對實驗數(shù)據(jù)的擬合性、殘余誤差及誤差百分比等性能參數(shù)。
　　通過分析表明，主軸溫度最高位置位于電機轉子處，主軸冷卻裝置可以有效降低電

4、機定子溫度，主軸軸承溫升較大可以采取措施進一步降低。同時，對于主軸熱變形也進行了分析，得出主軸熱變形最大方向在軸向，故應該采取措施進行軸向位移補償，以降低主軸加工誤差。
　　通過誤差網(wǎng)絡建模分析表明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡具有較強的非線性擬合及泛化能力，基于三種不同的溫度變量所建模型可以很好地契合實驗數(shù)據(jù)，基于相對溫升變量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，模型殘余誤差的百分比最小，為3.35％;基于三種不同的溫度變量GA優(yōu)化BP網(wǎng)絡的殘余誤差百分比相對于