TK6916重型落地銑鏜床熱特性優(yōu)化與熱誤差補償技術研究.pdf

1、隨著“中國制造2025”制造業(yè)強國戰(zhàn)略的提出，重型數控機床作為高端裝備制造業(yè)中非常重要的工作母機，其加工精度的保持與提升亦日益受到重視。重型機床由于具有行程大、加工工件大和重載荷等特點，因而極易受內、外部熱源的影響而產生熱誤差，如何有效減小重型機床的熱誤差已成為亟待解決的行業(yè)難題。本文以齊齊哈爾第二機床廠所研制的TK6916重型數控落地鏜床為研究對象，針對“TK6916重型落地銑鏜床熱特性優(yōu)化與熱誤差補償技術研究”課題而展開，一方面采用

2、有限元分析法對機床關鍵系統(tǒng)進行熱特性分析、優(yōu)化相關結構從而對產生的熱變形進行有效防止；另一方面開發(fā)了適用于該類型機床的熱誤差實時補償控制系統(tǒng)。通過開展熱誤差補償實驗，驗證了熱誤差補償模型具有較強的魯棒性和預測精度。論文主要研究內容和成果如下:
　　1、在分析TK6916重型落地銑鏜床熱源和邊界條件的基礎上，利用相關經驗公式確定理論模型的熱源大小和對流散熱系數大小，建立了機床關鍵系統(tǒng)的有限元模型并對其溫度場和熱變形場進行了分析，得出

3、影響機床熱誤差的熱敏感區(qū)域及主軸熱變形量；采用多目標優(yōu)化方法對冷卻套結構參數進行了優(yōu)化，提高了機床主軸的熱態(tài)特性。
　　2、根據機床溫度點優(yōu)化選取的工程實踐經驗及相關理論，采用模糊聚類分組和全局尋優(yōu)的方法選取熱誤差建模輸入變量，使溫度點由18個減少到了4個；在利用激光跟蹤儀進行熱誤差檢測和數據分析的基礎上，首次提出基于煙花算法優(yōu)化最小二乘支持向量機模型（FA-LSSVM）的建模方法，分析該建模方法與多種建模方法的預測效果，得出該模

4、型預測精度更高。
　　3、在分析研究機床熱誤差補償關鍵技術的基礎上，結合西門子840D數控系統(tǒng)特性設計出相應的熱誤差實時補償系統(tǒng)，并開發(fā)了基于STM32F4的誤差補償器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，實現了該系統(tǒng)和機床數控系統(tǒng)的聯(lián)接。
　　4、開展了不同工況下機床的熱特性實驗，分析得出機床關鍵點溫升與主軸熱變形規(guī)律；依據上述理論分析進行熱誤差建模，并完成了TK6916機床熱誤差模型驗證和補償實驗，機床主軸熱漂移補償效果顯著。為熱誤差補