高速加工中心熱分析與熱誤差補償研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進步與革新，加工制造業(yè)朝著高速、高精密化方向高速發(fā)展，故而就需要更高速、高精度的加工技術(shù)與之相適應。幾何誤差、熱誤差和受力誤差一直都是導致機床加工精度降低的主要誤差來源，可是由于機床的制造和裝配的精度逐漸提高，幾何誤差的影響越來越小，熱誤差自然就成為目前最大的誤差源，基本已占到了總誤差的60％～70％。因此，減小熱誤差對機床加工精度的影響已成為當前精密加工技術(shù)革新的重中之重。本文是在國家科技重大專項“CX系列立式車

2、銑復合加工中心高速條件下機床性能研究”的背景與基礎(chǔ)之上，對其熱誤差的補償技術(shù)進行的延伸性研究，對于提高其加工精度具有很強的實際應用意義。本文以立式車銑復合加工中心CX110100為研究對象，進行了熱誤差補償相關(guān)技術(shù)問題的縱向研究，主要的研究工作及成果如下幾個方面:
　　(1)闡述論文研究的價值意義，概述國內(nèi)外相關(guān)的研究歷程及最新科研成果，分析目前存在的主要問題。闡述加工中心熱誤差的主要來源、減小熱誤差的措施、熱誤差預測及補償?shù)募夹g(shù)

3、方法等。
　　(2)分別以加工中心進給系統(tǒng)及整機為研究對象，分析確定系統(tǒng)各熱源及熱邊界條件，依據(jù)熱傳導及有限元理論，建立其三維溫度場模型，利用ANSYS軟件進行穩(wěn)態(tài)熱分析，在求出的溫度場的基礎(chǔ)上進行熱—結(jié)構(gòu)耦合分析，獲得系統(tǒng)熱變形情況，找出熱誤差敏感點。
　　(3)依據(jù)熱特性分析結(jié)果確定測溫點，采取熱誤差五點測量法，設(shè)計合適的數(shù)據(jù)檢測實驗。參考實驗數(shù)據(jù)，采用模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)度法相結(jié)合的方法對測溫點進行優(yōu)化，最終確定了與各向

4、熱誤差對應的三組溫度變量，有效減少了測溫點的數(shù)目。
　　(4)分別采用多元線性回歸法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和基于遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GA-BP)法建立加工中心熱誤差—溫度預測模型，建立熱誤差與測溫點溫度之間的關(guān)系，由溫度測量值即可對熱誤差值進行預測。對比各種方法的優(yōu)缺點以及預測效果表明:GA-BP預測模型能夠優(yōu)勢互補，不僅加快了模型的收斂速度，提高了其魯棒性，而且誤差預測精度也最高。
　　(5)采用灰色系