WL1600重型數(shù)控臥車熱誤差分析及其補償研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，對重型數(shù)控機床的需求日益增加，同時對機床加工精度的要求也越來越高。由于重型機床尺寸較大且承載較重，在內外因素的共同作用下，機床各部件熱膨脹不均現(xiàn)象嚴重，從而引起刀尖點相對工件的位置變化較大，嚴重影響加工精度。本文主要研究了重型數(shù)控臥車主軸系統(tǒng)溫度場及主軸熱變形誤差，采取有限元法仿真與實驗測試相結合的方法對比分析其熱誤差特性，并對實驗測得數(shù)據(jù)進行溫度測點優(yōu)化和熱誤差建模，最后開發(fā)了基于西門子840D系統(tǒng)的補償軟件，實

2、現(xiàn)對熱誤差的補償并進行了實驗驗證。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，進行合理的結構簡化、分網(wǎng)，在深入理解傳熱學定律和有限元方法的基礎上分析機床熱源與對流換熱邊界條件，通過經(jīng)驗及理論公式計算熱源發(fā)熱量和對流換熱系數(shù)從而建立有限元模型，基于ANSYS-Workbench分析其溫度場及變形場變化規(guī)律，并分析了主軸軸承的預緊力對主軸系統(tǒng)溫度和熱變形的影響。
　　2、針對重型臥車結構特點，結合仿真的溫度場分

3、布設計實驗檢測重型臥車主軸系統(tǒng)溫度和熱誤差數(shù)據(jù)，分別對機床加工狀態(tài)、空載恒轉速狀態(tài)以及空載變轉速狀態(tài)進行測試，對比分析不同工況下的熱誤差變化規(guī)律，將實驗結果與有限元仿真結果對比，驗證仿真結果的正確性。
　　3、采用模糊聚類結合偏相關分析的方法進行溫度測點優(yōu)化篩選，將13個溫度測點優(yōu)化后選出四個溫度敏感點用以重型臥車主軸熱誤差建模，并用多元線性回歸模型驗證了測點優(yōu)化的有效性。
　　4、選取多元線性回歸、BP及Elman神經(jīng)網(wǎng)絡

4、分別建立熱誤差模型，比較了不同模型的擬合預測效果，為重型臥車熱誤差的補償提供依據(jù)。同時基于MATLABGUI開發(fā)了溫度測點優(yōu)化及熱誤差建模軟件，方便建模工作開展。
　　5、研究了以西門子840D系統(tǒng)自帶補償模塊為接口的熱誤差補償方法，采用C＃語言開發(fā)一套熱誤差補償軟件，該軟件可以無縫集成到西門子840D系統(tǒng)，通過采集機床敏感點的溫度數(shù)據(jù)，并傳送給補償軟件的預測模型從而計算得到誤差補償值，然后將補償值傳送到數(shù)控系統(tǒng)實施補償。通過實驗