数控机床热误差补偿的远程控制系统的研究

发布时间：2020-06-09 00:00

【摘要】：随着工业生产中仪器精度的提高,现代精密加工对机床精度的要求越来越严格,热误差对数控机床的影响已然不容忽视,因此数控机床热误差补偿的研究越来越受到工业领域专家的重视。现如今,工业已经进入智能制造时代,也对机床热误差补偿技术提出了新的要求,数控机床热误差补偿远程控制系统的研究,不仅符合精密加工对机床加工精度的要求,也满足了智能制造对机床热误差补偿技术新的需要,对现代工业的发展具有重大意义。本文在“功能形面结构与性能的耦合建模与影响机理研究”(国家自然科学基金重大项目,项目编号:51490660/51490661)的项目支持下,围绕数控机床热误差补偿远程控制系统,对机床热误差测量、建模以及补偿和远程控制系统进行介绍。本文主要内容包括:通过电涡流传感器和在线测量系统分别对数控机床的热误差进行测量。机床热误差测量为机床热误差模型提供原始数据,对机床热误差补偿效果具有重要影响。由于两种方法各自的测量特点,在选择时,根据数控机床热误差补偿的需求来选择相应的机床热误差测量方法,从而获得最佳的补偿效果。通过热误差建模技术,对测量得到的机床热误差数据进行处理,得到机床的热误差模型。热误差建模技术,直接影响到机床热误差补偿的效果,好的模型不仅可以通过测量极少的外部因素就能对机床的热误差值进行准确预测,而且具有很好的稳健性,不会轻易受到外部因素的干扰。将建立得到的热误差模型嵌入到数控机床热误差补偿装置中,热误差补偿装置通过测量温度敏感点温度变化,完成对数控机床热误差的预测,并将热误差值反馈给机床。通过机床热误差补偿装置的无线模块,将热误差补偿装置连接到电脑端服务器,实现手机和电脑软件对机床热误差补偿的控制和状态信息的查看,完成整个机床热误差补偿远程控制系统的研制。
【图文】：

安装图,机床热误差,测量设备,测量法

基于电涡流传感器的机床热误差测量系统主要包括以下几部分主要部件：温逡逑度传感器、温度传感器采集系统、电涡流传感器、电涡流传感器采集系统、上位逡逑机。该系统的组成图如图２．１所示。逡逑温度传感器及逦电涡流传感器逦卜由输逡逑其采集系统逦及其采集系统逡逑基于电涡流传感器热误差测量系统逡逑图２．１基于电涡流传感器的热误差测量系统逡逑Ｆｉｇ２．１邋Ｔｈｅｒｍａｌ邋Ｅｒｒｏｒ邋Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋Ｅｄｄｙ邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋Ｓｅｎｓｏｒ逡逑电涡流传感器测量得到的机床热误差数据，通过电涡流传感器采集箱中内置逡逑的数据采集卡，发送给计算机，可以在计算机上对机床热误差数据进行读取和记逡逑录。温度传感器使用的是ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器，为了使用方便，采用的是磁吸附逡逑式温度传感器，测量时直接吸附在机床的温度敏感点上，测量的温度数据通过温逡逑度传感器采集箱传送至计算机，与机床热误差数据一样，同样可以在计算机上对逡逑温度数据进行读取和保存，并且机床热误差与温度数据是相对应的。逡逑６逡逑

电涡流传感器

电涡流传感器采用的是中国航空动力机械研宄所开发中心研制的ＴＨ８１系列逡逑电涡流传感器，传感器包括测头和处理器两部分。ＴＲ８１系列电涡流传感器的实物逡逑图如图２．３所示，传感器结构图如图２．４所示。其中，传感器测头的直径为８ｍｍ，逡逑长度为４０＿，精度可以达到２ｕｍ，可以满足机床热误差的测量要求。逡逑图２．邋３邋ＴＲ８１系列电涡流传感器逡逑Ｆｉｇ２．３邋丁Ｒ８１邋ｅｄｄｙ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｓｅｎｓｏｒ逡逑线圈邋头部逦壳体逦锁紧螺母邋铠装Ｃ可选）逦频电缆逦高频接头逡逑＼邋／逦＼邋ＨＰ，－邋｜逦１逦］逡逑／—ｔ、邋ｐｐｊ．－１逡逑锁口加_7无？纹部分螺纹部分逡逑图２．邋４电涡流传感器结构示意图逡逑Ｆｉｇ２．４邋Ｅｄｄｙ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｓｅｎｓｏｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑电涡流传感器的前置器主要有两方面的作用，一方面为电涡流传感器提供高逡逑频交流电流，另一方面，，在传感器测头与被测物距离发生变化而改变测头参数时，逡逑通过前置器的处理，产生测头与被测物间隙变化的线性信号，便于上位机对输出逡逑信号的采集和处理。逡逑根据国际标准中的五点测量法，采用五个电涡流传感器对机床的热误差进行逡逑测量（ＸＩ，Ｘ２，邋Ｙｌ，Ｙ２，邋Ｚ），测量示意图如图２．５所示，通过非接触测量，得到逡逑机床的热误差
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】