基于RTX的數(shù)控機(jī)床主軸熱誤差實時補(bǔ)償技術(shù).pdf

1、機(jī)床主軸熱誤差是影響數(shù)控加工幾何精度的關(guān)鍵因素，其實時補(bǔ)償已成為高檔數(shù)控機(jī)床的必備功能之一。主軸熱誤差建模的簡潔性與魯棒性、預(yù)測方法的可靠性、補(bǔ)償控制的開放性與實時性仍是當(dāng)前備受關(guān)注的難點問題。本文依托“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項課題“數(shù)控機(jī)床精度保持性技術(shù)研究”，重點開展主軸溫度場的溫度測點優(yōu)化、熱誤差數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)實時性測試、反饋脈沖插入式補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)的研究工作，在此基礎(chǔ)上研究液氮超低溫冷卻加工條件下數(shù)控機(jī)床主軸溫度

2、場的強(qiáng)冷源干擾熱誤差補(bǔ)償技術(shù)。
　　為解決數(shù)控機(jī)床加工過程中主軸溫度場變化的時滯、時變性以及溫度變量間的強(qiáng)耦合導(dǎo)致關(guān)鍵溫度變量難以準(zhǔn)確判定的問題，提出一種質(zhì)心聚類分析、灰色關(guān)聯(lián)分析及多重共線性分析相結(jié)合的溫度測點優(yōu)化方法。運(yùn)用歐氏距離的質(zhì)心聚類分析，進(jìn)行溫度變量分組?；跍囟茸兞康幕疑P(guān)聯(lián)序，斷定同組溫度變量的熱敏點。通過多重共線性分析，確立分組方案的正確解。依據(jù)溫度場信息最大化原則，判定分組方案的最優(yōu)解，以確定關(guān)鍵溫度變量及其最

3、佳數(shù)目。
　　為提高熱誤差預(yù)測數(shù)學(xué)模型的魯棒性與可靠性，提出多維度空間溫度場的最近鄰點熱誤差建模方法?；跍囟茸兞颗c熱誤差的實測數(shù)據(jù)，構(gòu)建多維空間點陣。運(yùn)用主成分分析，降低數(shù)學(xué)模型溫度變量的維度，消除主軸溫度場的重疊信息。根據(jù)最近鄰點逼近原則，建立溫度變量與熱誤差非線性關(guān)系數(shù)學(xué)模型。
　　針對熱誤差補(bǔ)償模塊實時時鐘的準(zhǔn)確度難以預(yù)測與控制問題，研究RTX(Real TimeExtension)定時時鐘的計算容載量。以CPU時鐘

4、周期作為基本的標(biāo)準(zhǔn)測量信號，利用RDTSC(Read TimeStamp Counter)精細(xì)計算RTX定時器時鐘周期的實際CPU時鐘周期，精準(zhǔn)測試RTX定時器時鐘的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，同時驗證RTX運(yùn)行環(huán)境的實時性。
　　為解決補(bǔ)償脈沖與反饋脈沖易干涉問題，研究基于RTX的數(shù)控機(jī)床反饋脈沖截斷式誤差補(bǔ)償方法。通過輪詢辦法將等效熱誤差補(bǔ)償脈沖以反饋脈沖的形式插入到原始反饋脈沖序列中，數(shù)控系統(tǒng)透明地接收此修正的反饋脈沖，實施位置補(bǔ)償，其

5、中Windows操作系統(tǒng)承載數(shù)學(xué)模型計算的非實時功能模塊，嵌入式RTX操作系統(tǒng)承載實時補(bǔ)償功能模塊，共享內(nèi)存作為操作系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換媒介。
　　針對液氮冷卻加工冷源干擾強(qiáng)度大問題，提出一種冷熱溫度場疊加的熱誤差建模方法。利用液氮噴嘴溫升值反映液氮的噴射流速，刀具附近溫升值反映冷溫度場的工作溫度，以兩者為輸入節(jié)點，運(yùn)用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測關(guān)鍵溫度測點溫升值，基于最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測冷溫度場熱誤差，利用常溫工況的高轉(zhuǎn)速熱誤差曲線預(yù)測中