加工中心主軸熱誤差檢測(cè)與補(bǔ)償建模研究 

熱誤差是精密加工中心加工過(guò)程中的主要誤差來(lái)源。通過(guò)對(duì)加工中心熱誤差的機(jī)理及其對(duì)加工精度的影響的研究,采用熱誤差檢測(cè)、補(bǔ)償建模,可以消除或減小熱誤差對(duì)精密加工中心的影響,提高加工精度。本文針對(duì)三軸聯(lián)動(dòng)精密立式加工中心的主軸熱誤差,以國(guó)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(dòng)立式加工中心VDM55為研究對(duì)象,進(jìn)行了主軸熱誤差檢測(cè)和補(bǔ)償建模研究。本文主要從以下幾個(gè)方面展開研究：

(1)闡述課題的來(lái)源與研究背景,對(duì)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(guó)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(wèn)題,確立本課題的研究技術(shù)路線及重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

(2)分析課題研究對(duì)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(zhǎng)、熱傾斜三個(gè)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(jì)了針對(duì)立式加工中心的主軸熱誤差檢測(cè)系統(tǒng)。

(3)介紹加工中心熱誤差檢測(cè)試驗(yàn)。通過(guò)檢棒輔助五點(diǎn)測(cè)量法對(duì)加工中心主軸熱誤差進(jìn)行測(cè)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(jì)典型試驗(yàn)工況,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

(4)研究主軸溫度場(chǎng)的測(cè)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(duì)主軸溫度場(chǎng)的測(cè)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(cè)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(duì)不同的測(cè)溫點(diǎn)優(yōu)化方案,建立對(duì)應(yīng)的主軸熱誤差補(bǔ)償模型,經(jīng)過(guò)分析比較,確定了最終的補(bǔ)償模型。