基于分布式多测点的重型机床热误差补偿方法研究

发布时间：2023-03-11 20:54

　　随着工业现代化的不断发展,我国工业建设进入工业4.0时代。重型机床作为工业建设中的高端精密制造设备,对其加工精度的要求也越来越高。研究表明,热误差是影响重型机床加工精度的主要因素,如何减少热误差已成为提高加工精度急需解决的问题。对于有着体积大、行程长、载荷重等特点的重型机床,如何对其温度场进行有效监测将成为热误差建模的首要问题。由于重型机床的热源广泛,传统的基于少量温度测点的热误差建模方法显得捉襟见肘。此外,在热误差建模后如何在实际的加工过程中进行平滑补偿也将成为热误差补偿的又一大难题。本文以重型龙门钻床ZK5540A为研究对象,通过对重型机床温度场进行分布式多测点的监测,提出一种基于集成模型的热误差超前预测建模方法以及热误差平滑补偿方法。主要研究工作如下:(1)分布式多测点的重型机床温度场监测研究。在对重型龙门钻床ZK5540A的结构特点和热源分析的基础上,采用基于FBG的分布式传感网络对机床的关键部位进行温度场监测,并设计面向重型数控机床ZK5540A的温度场监测实验,验证分布式多测点监测的有效性以及分析重型机床的温度场特点。(2)基于集成模型的热误差超前预测建模研究。以分布式多测...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景目的及意义
    1.3 相关领域国内外研究现状
        1.3.1 热误差数据采集与测点优化的国内外研究现状
        1.3.2 热误差建模的国内外研究现状
        1.3.3 热误差补偿的国内外研究现状
        1.3.4 存在的问题
    1.4 本文研究内容和组织结构
第2章 重型机床分布式多测点的温度场监测研究
    2.1 重型机床的结构特点及热源分析
        2.1.1 重型机床的结构特点
        2.1.2 重型机床的热源分析
    2.2 分布式多测点的温度场与热误差监测
        2.2.1 分布式温度测点的布置
        2.2.2 位移传感器的布置
        2.2.3 温度场及热误差监测系统搭建
    2.3 重型机床温度场监测分析
        2.3.1 温度场监测实验设计
        2.3.2 垂直沿Z方向温度场监测结果分析
        2.3.3 水平沿Y方向温度场监测结果分析
        2.3.4 水平沿X方向温度场监测结果分析
    2.4 本章小结
第3章 重型机床热误差超前预测建模
    3.1 热误差超前预测集成模型的构建
        3.1.1 超前预测
        3.1.2 超前预测集成模型的构建
    3.2 基于卷积神经网络的热误差建模
        3.2.1 卷积神经网络原理
        3.2.2 卷积神经网络输入处理
        3.2.3 卷积神经网络的热误差建模
        3.2.4 实验结果及分析
    3.3 基于长短期记忆网络的热误差超前预测建模
        3.3.1 长短期记忆网络原理
        3.3.2 长短期记忆网络的热误差超前预测建模
        3.3.3 实验结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 重型机床热误差平滑补偿方法研究
    4.1 热误差补偿方法与选择
        4.1.1 手轮偏置法
        4.1.2 原点平移法
        4.1.3 反馈截断法
        4.1.4 查表法
        4.1.5 基于G代码的补偿法
    4.2基于G代码动态补偿法的补偿系统及平滑补偿实验
        4.2.1 梯形图修改
        4.2.2 G代码动态补偿流程及样例
        4.2.3 补偿对比实验设计
        4.2.4 补偿对比实验结果与平滑性分析
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间获得的科研成果



本文编号：3760226