數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)熱變形問題的研究.pdf

1、建立機(jī)床熱誤差精確的補償模型是機(jī)床熱誤差補償技術(shù)的難點和關(guān)鍵。機(jī)床主軸系統(tǒng)熱變形是影響機(jī)床熱誤差的核心元素，所以本文重點研究了主軸系統(tǒng)的熱動態(tài)特性。本文在分析熱誤差產(chǎn)生機(jī)理和國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床熱誤差建模方法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對溫度測點優(yōu)化選擇和熱誤差建模方法做了一些改進(jìn)研究。針對機(jī)床熱誤差多場耦合、交互作用、非線性度高、影響因素多等特點，基于灰色系統(tǒng)理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，以鎮(zhèn)江某廠生產(chǎn)的CK6180B數(shù)控車床主軸系統(tǒng)為研究對象

2、，提出了一種新的機(jī)床熱誤差動態(tài)補償模型，為提高數(shù)控機(jī)床的加工精度提供了一種實用的補償方法。
　　全文首先闡述了用于機(jī)床熱誤差建模的灰色系統(tǒng)理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的基本內(nèi)容，給出了灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建方法;然后用ANSYS軟件對主軸系統(tǒng)做了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到機(jī)床主軸的溫度場和熱變形場;最后在CK6180B數(shù)控機(jī)床上做了溫度場和熱變形變化情況的檢測試驗，在實驗數(shù)據(jù)的驅(qū)動下，用GM-NN方法建立機(jī)床的熱誤差補償模型，取得了良好的效果。

3、本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對只用一種預(yù)測模型從一個復(fù)雜的機(jī)床熱動態(tài)系統(tǒng)中提取信息少的缺點，嘗試結(jié)合灰色理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各自對數(shù)據(jù)處理的優(yōu)點，提出一種混合預(yù)測模型——灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差補償模型，以盡可能多的掌握樣本所含信息，有效提高模型的預(yù)測能力。
　　(2)用ANSYS有限元軟件建立了主軸系統(tǒng)的有限元模型，分析了主軸系統(tǒng)的邊界條件和熱載荷后做了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了它的溫度場和熱變形情況的仿真數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可

4、以作為機(jī)床熱誤差補償?shù)囊罁?jù)，也可為機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一些參考。
　　(3)對CK6180B數(shù)控機(jī)床做了影響機(jī)床熱變形的熱源分析，為熱誤差檢測試驗溫度測點位置的選擇提供了依據(jù)。介紹了機(jī)床熱誤差和溫度的檢測方法，包括試驗儀器和實驗方案，最后還給出了實驗所得數(shù)據(jù)以及與有限元仿真數(shù)據(jù)的對比分析。
　　(4)在MATLAB平臺上，依托實驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)了利用灰關(guān)聯(lián)優(yōu)化選擇用于GM-NN建模的溫度測點位置、GM-NN熱誤差建模的全過程。然后