數(shù)控機床熱誤差補償關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、熱誤差是數(shù)控機床加工誤差的主要組成部分，誤差補償是提高機床加工精度的最有效方法之一。本文以數(shù)控機床熱誤差補償技術(shù)為研究對象，在對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了目前該技術(shù)主要存在的一些問題。并針對這些問題，從熱關(guān)鍵點的選擇，主軸熱特性分析，熱誤差建模以及數(shù)據(jù)采集實驗等方面進行了深入研究。本文工作主要包括以下幾個方面
　　 首先，介紹了機床熱變形特性有限元分析的理論基礎(chǔ)，基于空氣縱掠平板對流傳熱，提出了主軸旋轉(zhuǎn)時其表面對流

2、換熱系數(shù)的精確計算方法，以及其它邊界條件的計算方法。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS和數(shù)值計算軟件MATLAB對數(shù)控機床主軸熱動態(tài)特性進行仿真，分析機床工作時其熱誤差與熱關(guān)鍵點溫度隨時間的變化規(guī)律，以及它們之間的復雜對應(yīng)關(guān)系。
　　 其次，結(jié)合溫度敏感度理論和實際經(jīng)驗，提出了從大量溫度候選點中快速辨識熱關(guān)鍵點的方法。為實現(xiàn)熱誤差補償控制，基于主軸熱變形的滯后性與非線性，在分析經(jīng)典Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，引入輸出層反饋，獲得改進型

3、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用于建立數(shù)控機床主軸熱誤差預測模型。應(yīng)用主軸有限元仿真獲得的數(shù)據(jù)檢測熱誤差模型的預測精度。結(jié)果表明，誤差模型具有很高的預測精度。
　　 最后，基于虛擬儀器技術(shù)，搭建起實驗測試系統(tǒng)的軟件與硬件平臺?；趫D形化軟件開發(fā)平臺LabVIEW，編制數(shù)據(jù)采集程序。實驗采集機床的溫度值和熱誤差值，并應(yīng)用采集數(shù)據(jù)進一步檢驗基于改進型Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的數(shù)控機床熱誤差預測模型的精確性。結(jié)果表明，該誤差模型具有良好的魯棒性