數(shù)控機床的熱影響分析及補償策略研究.pdf

1、隨著我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國邁進，我國對數(shù)控機床加工精度的要求越來越高。然而隨著數(shù)控機床加工精度的不斷提高，熱誤差已經(jīng)成為影響數(shù)控機床加工精度的關(guān)鍵因素，因此對機床熱誤差進行有效補償已經(jīng)成為我國乃至世界亟待解決的問題。本課題以數(shù)控機床的熱誤差補償為主線，從數(shù)控機床的熱變形有限元分析，機床溫度測點優(yōu)化和熱誤差建模三個方面進行了深入研究。
　　首先是數(shù)控機床的熱變形有限元分析。從理論上給出了數(shù)控機床熱源和散熱系數(shù)的計算方法，在有限

2、元分析與實測對比驗證基礎(chǔ)上對輪槽銑床主軸箱進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了輪槽銑床主軸箱的溫升和熱變形規(guī)律，并分析了環(huán)境溫度對輪槽銑床主軸箱熱變形的影響。
　　其次是對數(shù)控機床的溫度測點優(yōu)化。采用瞬態(tài)熱分析的方法獲得 XK5034立式銑床整機的溫升和熱變形數(shù)據(jù)，對預(yù)先布置的溫度測點采用模糊 C均值聚類算法進行分組優(yōu)化。針對模糊 C均值聚類算法需要人為設(shè)定分類數(shù)的弊端，對算法進行了改進，提出了聚類數(shù)自適應(yīng)算法。該算法不僅能

3、給出最佳聚類數(shù)，還能對測點進行分組優(yōu)化，改進后的算法將溫度測點由13個減少到6個，其測點分類情況與實際情況更加吻合。在此基礎(chǔ)上，將聚類數(shù)自適應(yīng)算法應(yīng)用到輪槽銑床主軸箱的溫度測點優(yōu)化上，得到了主軸箱的關(guān)鍵測溫點。
　　最后是對數(shù)控機床的熱誤差建模。搭建實驗平臺測量機床關(guān)鍵測點的溫升和機床主軸的熱變形，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多元線性回歸兩種建模方法分別對兩種不同測點優(yōu)化得到的溫度測點進行熱誤差建模，并對它們的建模精度和魯棒性進行了對比分