精度是高端數(shù)控機(jī)床重要的性能指標(biāo)。熱誤差是由于機(jī)床加工過程中,零部件熱變形引起的刀具和工件之間的額外偏移,占據(jù)數(shù)控機(jī)床總誤差的40%～70%,嚴(yán)重影響機(jī)床加工精度。熱誤差補(bǔ)償技術(shù)是目前減小機(jī)床熱誤差最為有效的途徑,需要首先對機(jī)床多點(diǎn)溫度和熱誤差進(jìn)行同步測量,然后根據(jù)測量數(shù)據(jù),選出對熱誤差影響占主要權(quán)重的點(diǎn),稱為溫度敏感點(diǎn),進(jìn)而建立溫度敏感點(diǎn)和熱誤差之間的數(shù)學(xué)模型。利用模型,通過測量機(jī)床溫度預(yù)測熱誤差,反饋至機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),伺服系統(tǒng)控制刀具進(jìn)行反向位移,抵消熱誤差導(dǎo)致的偏移,達(dá)到熱誤差補(bǔ)償?shù)哪康�。熱誤差補(bǔ)償關(guān)鍵在于熱誤差模型對熱誤差預(yù)測的準(zhǔn)確性,本文從數(shù)學(xué)角度和工程應(yīng)用兩個方面出發(fā)對熱誤差模型的精度和穩(wěn)健性進(jìn)行了提升。從數(shù)學(xué)角度,熱誤差建模除了建模算法本身,溫度敏感點(diǎn)的選擇同樣至關(guān)重要,目前,常用的溫度敏感點(diǎn)選擇算法基本為分類選優(yōu),此方法核心思想在于減小溫度敏感點(diǎn)之間的共線性。然而,本文根據(jù)長期熱誤差實驗觀察,發(fā)現(xiàn)在降低共線性的同時,必然會導(dǎo)致溫度敏感點(diǎn)和熱誤差之間關(guān)聯(lián)性的下降,模型容易受到外界因素變化的干擾,不利于模型預(yù)測精度的長期保持,穩(wěn)健性較差。因此,本文研究了共線性對建模誤差的影響機(jī)...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.3五點(diǎn)測量法

對于熱誤差,目前國際標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)床檢驗通則第3部分:熱效應(yīng)的確定》(ISO230-3:2007IDT)提出了“五點(diǎn)法”對機(jī)床熱誤差進(jìn)行測量,如圖1-3所示。如圖1-3所示,五點(diǎn)法測量系統(tǒng)主要包括3個部分,即檢驗棒、位移傳感器和傳感器夾具。檢驗棒為圓柱體結(jié)構(gòu),被安裝在機(jī)床主軸刀具部....

圖1.4熱誤差建模兩大關(guān)鍵技術(shù)

后來,另一種基于統(tǒng)計理論的方法得到了廣泛的應(yīng)用,即直接對機(jī)床的溫度和熱誤差進(jìn)行同步測量,然后利用測量數(shù)據(jù)建立機(jī)床溫度和熱誤差之間的數(shù)學(xué)模型。這種方法涉及兩項關(guān)鍵理論:溫度敏感點(diǎn)選擇理論和建模算法理論。如圖1-4所示,溫度敏感點(diǎn)選擇理論用于確定預(yù)測熱誤差所需要溫度測點(diǎn)的位置,即熱誤....

圖1.5熱誤差補(bǔ)償嵌入技術(shù)方案示意圖

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的PMC功能對外開放了許多閑置的I/O口,用于向外部傳送或接收外部傳來的信號,并存放于寄存器中。利用此功能,可借助外部電路,采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)補(bǔ)償嵌入,如圖1-5所示。圖1-5中,熱誤差補(bǔ)償器即上述外部電路,其內(nèi)部的微控制器被編程寫入熱誤差補(bǔ)償模型。補(bǔ)償器需要外接溫....

圖2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)形式

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型形式上是節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),包括輸入層、隱藏層和輸出層。如圖2-1所示。圖2-1中所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),輸入層有兩個節(jié)點(diǎn),說明模型有兩個輸入變量;有一個輸出層節(jié)點(diǎn),說明模型有一個輸出變量,也就是說,模型的輸入層和輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)由輸入變量和輸出變量的個數(shù)決定。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層可....

本文編號：4050181