數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)正朝著高效率、高質(zhì)量、高精度、高智能、高集成化方向發(fā)展，精密和超精密加工技術(shù)已成為高端裝備制造業(yè)中最重要的組成部分。隨著精密和超精密加工機(jī)床的快速發(fā)展，影響機(jī)床加工精度的因素備受廣泛關(guān)注，研究表明，高精度數(shù)控機(jī)床的熱誤差已占機(jī)床綜合誤差的40％?70%，是影響機(jī)床加工精度的主要原因，因此研究數(shù)控機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)對提高機(jī)床加工精度具有十分重要的意義。
　　本文以LGMazak VTC-16A立式加工中心的電主軸及

2、滾珠絲杠副為研究對象，使用有限元軟件對二者的溫度場分布規(guī)律進(jìn)行分析研究，借助模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)相結(jié)合的方法尋找最佳溫度測點(diǎn)，以GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)建立熱誤差預(yù)測模型，通過誤差補(bǔ)償系統(tǒng)減小溫度波動對機(jī)床加工精度的影響。研究內(nèi)容如下：
　?。?）介紹熱傳遞的基本形式，在傳熱學(xué)基礎(chǔ)上推導(dǎo)穩(wěn)態(tài)溫度場和瞬態(tài)溫度場的有限元方程，建立熱—結(jié)構(gòu)耦合的電主軸單元及滾珠絲杠副有限元分析模型，利用有限元法研究二者在特定轉(zhuǎn)速下的溫度場變化規(guī)律，并對溫

3、度變化敏感的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，經(jīng)計算顯示仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對誤差約為4%，說明仿真所得溫度場對電主軸單元及滾珠絲杠副的熱態(tài)特性研究具有可行性。
　　（2）通過實(shí)驗(yàn)測得機(jī)床關(guān)鍵部件11個位置的溫度變化情況，借助模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法選出3個最佳溫度測點(diǎn)。溫度測點(diǎn)的優(yōu)化，減少了溫度傳感器的數(shù)量，降低了傳感器之間的耦合作用，縮短了建模所需的時間。
　?。?）分別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法建立熱誤差預(yù)測