加工中心主軸熱誤差檢測與補償建模研究 

熱誤差是精密加工中心加工過程中的主要誤差來源。通過對加工中心熱誤差的機理及其對加工精度的影響的研究,采用熱誤差檢測、補償建模,可以消除或減小熱誤差對精密加工中心的影響,提高加工精度。本文針對三軸聯動精密立式加工中心的主軸熱誤差,以國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”為背景,以大連機床集團研制的三軸聯動立式加工中心VDM55為研究對象,進行了主軸熱誤差檢測和補償建模研究。本文主要從以下幾個方面展開研究：

(1)闡述課題的來源與研究背景,對數控機床熱誤差補償技術進行了概述性分析,總結了國內外機床熱誤差補償技術的研究狀況及目前存在的問題,確立本課題的研究技術路線及重點研究內容。

(2)分析課題研究對象立式加工中心的結構及熱源分布,結合加工中心的實際工作情況,從熱漂移、熱伸長、熱傾斜三個角度研究熱誤差的空間表現形式。根據熱誤差空間分解結果設計了針對立式加工中心的主軸熱誤差檢測系統。

(3)介紹加工中心熱誤差檢測試驗。通過檢棒輔助五點測量法對加工中心主軸熱誤差進行測量,采用接觸與非接觸相結合的策略確定溫度傳感器的布置方案。結合加工中心實際工作情況,設計典型試驗工況,對試驗數據進行分析。

(4)研究主軸溫度場的測溫點優化布局方案。采用基于隨機概率的SOM神經網絡分類優化算法和基于相關性分析的模糊聚類法分別對主軸溫度場的測溫點進行優化,結合不同熱關鍵點數目考慮,得到四種主軸熱誤差測溫點優化方案。

(5)研究RBF及BP神經網絡建模理論,針對不同的測溫點優化方案,建立對應的主軸熱誤差補償模型,經過分析比較,確定了最終的補償模型。