加工中心熱誤差機理分析及誤差實時補償研究.pdf

1、本文在國家科技重大項目數(shù)控專項《航天復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高檔數(shù)控加工示范工程》、國家自然科學基金項目《基于網(wǎng)絡(luò)群控的多軸數(shù)控機床多誤差動態(tài)實時補償》的支持下,以上海航天設(shè)備制造總廠的VDM75三軸立式加工中心為主要研究對象,詳細描述了其熱誤差機理分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綜合誤差建模、誤差元素測量與建模方法、基于虛擬儀器的誤差補償?shù)葍?nèi)容。
　　主要內(nèi)容有以下幾個方面:
　　1、基于ANSYS有限元分析軟件對 VDM75加工中心建立了有限元模型,

2、分析了機床的熱源及發(fā)熱量的計算方法。將機床熱源作為邊界條件施加在有限元模型上進行溫度場以及變形場的分析計算。有限元分析的結(jié)果可以作為誤差補償?shù)囊罁?jù),另外根據(jù)變形場的分布情況可以依據(jù)熱對稱的原理對機床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,以達到誤差預(yù)防的目的,減小機床的原始誤差。
　　2、介紹了本文所研究的加工中心 VDM75的結(jié)構(gòu)及參數(shù),并針對其各個運動軸進行了誤差分析,確定了該加工中心的26項誤差元素。通過齊次坐標變換的方法進行了刀具坐標系與工件坐

3、標系之間的轉(zhuǎn)換,得到了誤差綜合模型。
　　3、介紹了定位誤差和主軸熱漂移誤差的測量方法,以及溫度變量的采集模塊,包括其軟硬件結(jié)構(gòu)。然后針對這兩項誤差采取了不同的建模策略建立其模型。對于定位誤差,將其分離為幾何誤差部分和熱誤差部分分別進行建模,幾何部分僅與位置有關(guān),采用多項式擬合,而熱誤差部分的斜率與溫度有關(guān),采用主成分分析方法對溫度變量進行簡化后再依據(jù)最小二乘原理建立斜率部分的模型,最后疊加得到幾何與熱誤差的綜合模型。而針對主軸熱