加工中心主軸熱誤差檢測與補(bǔ)償建模研究 

熱誤差是精密加工中心加工過程中的主要誤差來源。通過對加工中心熱誤差的機(jī)理及其對加工精度的影響的研究,采用熱誤差檢測、補(bǔ)償建模,可以消除或減小熱誤差對精密加工中心的影響,提高加工精度。本文針對三軸聯(lián)動精密立式加工中心的主軸熱誤差,以國家科技重大專項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”為背景,以大連機(jī)床集團(tuán)研制的三軸聯(lián)動立式加工中心VDM55為研究對象,進(jìn)行了主軸熱誤差檢測和補(bǔ)償建模研究。本文主要從以下幾個方面展開研究：

(1)闡述課題的來源與研究背景,對數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了概述性分析,總結(jié)了國內(nèi)外機(jī)床熱誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究狀況及目前存在的問題,確立本課題的研究技術(shù)路線及重點(diǎn)研究內(nèi)容。

(2)分析課題研究對象立式加工中心的結(jié)構(gòu)及熱源分布,結(jié)合加工中心的實(shí)際工作情況,從熱漂移、熱伸長、熱傾斜三個角度研究熱誤差的空間表現(xiàn)形式。根據(jù)熱誤差空間分解結(jié)果設(shè)計了針對立式加工中心的主軸熱誤差檢測系統(tǒng)。

(3)介紹加工中心熱誤差檢測試驗(yàn)。通過檢棒輔助五點(diǎn)測量法對加工中心主軸熱誤差進(jìn)行測量,采用接觸與非接觸相結(jié)合的策略確定溫度傳感器的布置方案。結(jié)合加工中心實(shí)際工作情況,設(shè)計典型試驗(yàn)工況,對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

(4)研究主軸溫度場的測溫點(diǎn)優(yōu)化布局方案。采用基于隨機(jī)概率的SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類優(yōu)化算法和基于相關(guān)性分析的模糊聚類法分別對主軸溫度場的測溫點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)合不同熱關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)目考慮,得到四種主軸熱誤差測溫點(diǎn)優(yōu)化方案。

(5)研究RBF及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模理論,針對不同的測溫點(diǎn)優(yōu)化方案,建立對應(yīng)的主軸熱誤差補(bǔ)償模型,經(jīng)過分析比較,確定了最終的補(bǔ)償模型。