數(shù)控機(jī)床相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)翻譯---通過(guò)熱量誤差補(bǔ)償來(lái)改善數(shù)控機(jī)床的精確度-數(shù)控設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 研究的核心是一個(gè)以錠子轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的誤差模型，而不是以溫度為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)方法。例如，每隔十分鐘， Δz 的熱量誤差就會(huì)被模型計(jì)算一次。這樣，就形成了如下的熱量誤差表現(xiàn)模型。但是，不同坐標(biāo)中的熱量轉(zhuǎn)移是隨 z坐標(biāo)不斷改變的。在這種機(jī)床中，最大的熱源來(lái)自于 z軸。在其他的坐標(biāo)中熱量誤差可以通過(guò)一個(gè)插值函數(shù)來(lái)獲得。測(cè)量的過(guò)程如圖 1 所示：剛開(kāi)始，滾珠的坐標(biāo)是處在低溫狀態(tài)的，然后錠子在試驗(yàn)狀態(tài)下改變機(jī)器的熱量。在調(diào)查的線性機(jī)械加工中心中，熱量誤差是由錠子膨脹、錠子固件變形和三個(gè)軸空間的變形一起引起的。 為了改善數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的精確度，有個(gè)方法是值得嘗試的。在過(guò)去的幾年里，對(duì)此技術(shù)的研究已經(jīng)獲得重大 成果。熱量誤差的獲得是通過(guò) 1D滾珠排列和建立在錠子轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)上的自動(dòng)退刀的表征。通過(guò)改變工件的數(shù)控程序，熱量誤差在機(jī)加工以前可以被補(bǔ)償。由于熱量誤差在加工時(shí)隨時(shí)間而變化，許多前人的工作都集中在實(shí)際時(shí)間的的補(bǔ)償比率上。盡管許多的熱源都能引起熱量誤差，但是環(huán)形軸承的摩擦被認(rèn)為是最主要的熱源。由于導(dǎo)桿的伸長(zhǎng)和欄的彎曲，熱量誤差并 不只是在時(shí)間上的改變，而且還是機(jī)械加工在空間上的變化。滾珠溫度 的測(cè)量是周期性的。 上述的試驗(yàn)說(shuō) 明了在錠子位置和工作臺(tái)之間的派生位移與錠子和臺(tái)之間是一致的。熱量誤差在 z方向和不同的 x 和 y 坐標(biāo)方向大約是相 同的。 熱量誤差的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是精確誤差補(bǔ)償?shù)闹匾h(huán)節(jié)。 Δ z ( t) 地點(diǎn) t時(shí)間的熱量誤差 k , m ——— 模型順序 ai , bi ——— 模型系數(shù) n ( t i) ——— 在時(shí)間 ti的錠子轉(zhuǎn)速 k和 m的順序 是有最終的誤差預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)決定的。這樣，就能通過(guò)把計(jì)算出來(lái)的 Δz 加到原來(lái)的 z上來(lái)修改程序。通過(guò)修正數(shù)控機(jī)床的加工程序，熱量誤差能夠在加工之前得到補(bǔ)償，但并不是在實(shí)際操作中。 圖 5 通過(guò)程序的修正補(bǔ)償熱量誤差 圖 6 補(bǔ)償?shù)挠行? 以上討論的是改善數(shù)控機(jī)床精確性的一個(gè)新 方法。只要工件數(shù)控機(jī)床 的程序完成，錠子的轉(zhuǎn)速和 z坐標(biāo)就能知道。某一刻的誤差值受其前一刻和錠子的轉(zhuǎn)速影響。結(jié)果，在不同的 z坐標(biāo)中熱量的轉(zhuǎn)移具有不同的大小和熱量特性。不過(guò)，切割過(guò)程對(duì)整個(gè)機(jī)床機(jī)構(gòu)的熱量的影響在最終的過(guò)程中是可以忽略的。只有四個(gè)測(cè)量點(diǎn) z1， z2， z3， z4 來(lái)覆蓋坐標(biāo)為 50， 150， 250， 350 的 z 坐標(biāo)的工作范圍。同理，也可以用相同的辦法得到其他兩個(gè)軸上的熱量誤差數(shù)據(jù)。 為了達(dá)到補(bǔ)償目的，重要的部分不是每個(gè)機(jī)器的零部件，而是工件的位移。第三，實(shí)際操作中的誤差補(bǔ)償功能在許多的機(jī)器上是不可用的。因此，誤差補(bǔ)償技術(shù)是很必要的。 (3) The speed simulating real cutting condition. The effect of the heat generated by the cutting process is not taken into account here. However , the influence of the cutting process on the thermal behaviour of the total machine structure is regarded to be negligible in finishing process. In this machine , the most significant heat sources are located in the zaxis. Thermal errors in z direction on different x and y coordinates are approximately the same. It implies that the positions of xcarriage and ycarriage have no strong influence on the zaxis thermal errors. （ L） Thermal error measurement mounted probe ball array （ R） Thermal errors at different z coordinates 1. z = 50 2. z = 150 3. z = 250 4. z = 350 plot s the timehistory of thermal drift Δ z at different z coordinates under a test . It shows that the resultant thermal drift s are obvious positiondependent . The thermal drift s at z 1 ,z 2 , z 3 , z 4 are coincident initially but separate gradually as time passes and temperature increases. The reason is that , initially most of thermal drift s result f rom the positionindependent thermal growth of the spindle housing which would rise fast and go to thermalequilibrium quickly pared to other machine ponent s with longer thermaltimeconstant s. However , as time passes , those positiondependent thermal errors such as the lead screw and the column cont ribute to the resultant thermal drift s of the tool more and more. As a result , the thermal drifts at different z coordinates have different magnitude and thermal characteristics. However , the thermal errors at different coodinates vary with z coordinate continuously. 2 AR MODEL FOR THERMAL ERROR Precise prediction of thermal errors is an important step for accurate error pensation. Since the knowledge of the machine structure , the heat source and the boundary condition are insufficient , a precise quantitative prediction based on theoretical heat transfer analysis is quite difficult . On the other hand , empiricalbased error models using regression analysis and neural works have been demonst rated to predict thermal errors wit
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