基于内部数据的数控机床热变形模型研究及应用
发布时间：2021-05-21 19:11
在3C、模具等行业,小型钻攻中心可以快节奏地连续完成多种工序的加工,缩短生产周期,但是高速、高频次的换刀动作和主轴高速运转的加工特点也同时带来了热变形量大的问题,尤其是Z轴丝杠和主轴。针对上述问题,本文以型号为TD-500A的小型钻攻中心为研究对象,研究了基于环境温度和内部数据的丝杠和主轴的热变形预测模型。利用温度传感器来建立预测模型的方法,成本较高;在加工过程中利用对刀仪校正刀具长度的方法,降低了加工效率;通过热机使得加工时的机床热变形处于饱和状态的方法,导致资源浪费。对于Z轴丝杠,本文根据能量守恒原理,利用机床的加工过程中的内部数据和环境温度建立了多元线性回归模型,并与前馈神经网络模型进行了对比;通过对丝杠安装方式的分析建立了与丝杠位置相关的热变形模型,最后设计实验对模型进行标定和验证,结果表明,与丝杠位置相关的多元线性回归模型将热变形从0.08mm降低到了0.01mm。针对主轴,本文首先研究了主轴热变形与工作模式和负载电流的关系,通过对研究对象主轴系统的结构分析确定了热量的来源及消散情况,然后根据能量守恒原理以及热传导公式的推导,基于环境温度和内部数据建立了主轴热变形预测模型,最...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景、研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 基于环境温度和内部数据的丝杠热变形预测模型
2.1 基于环境温度和内部数据的多元线性回归模型
2.2 多元线性回归模型的参数辨识
2.3 基于环境温度和内部数据的前馈神经网络模型
2.4 多元线性回归模型与神经网络模型预测效果对比
2.5 与位置相关的丝杠热变形预测模型
2.6 与位置相关的热变形模型参数辨识
2.7 本章小结
3 基于环境温度和内部数据的主轴热变形模型
3.1 主轴热变形与工作模式的关系
3.2 主轴热变形与负载电流的关系
3.3 主轴系统的结构及热量传递
3.4 基于环境温度和内部数据的主轴热变形模型
3.5 主轴热变形模型系数辨识
3.6 本章小结
4 机床Z向综合热变形实验验证
4.1 数控机床结构特点
4.2 模型应用效果测试实验设计
4.3 预测效果
4.4 本章小结
5、总结和展望
5.1 全文总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1
附录2
攻读硕士学位期间的论文和专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HNC-8数控系统的机床热误差补偿方法[J]. 陈国华,闫茂松,向华,李强,张少博,童光庆. 机床与液压. 2018(02)
[2]高速钻攻中心Z轴热变形的在线测量与补偿技术[J]. 谭慧玲,刘国安,杨祥,王旭. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
[3]基于温度敏感点选择的数控机床热误差补偿技术与应用研究[J]. 张晓春. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]重型数控机床热误差建模及预测方法的研究[J]. 李逢春,王海同,李铁民. 机械工程学报. 2016(11)
[5]机床热误差建模技术研究进展[J]. 郭前建,王红梅,李爱军. 河北科技大学学报. 2015(04)
[6]数控机床主轴热误差测量精度提升方法研究[J]. 计昌柱,苗继超,党连春. 安徽职业技术学院学报. 2014(01)
[7]数控机床滚珠丝杠副调整维修[J]. 曲海波. 设备管理与维修. 2013(12)
[8]基于因子分析和贝叶斯估计的机床热误差建模[J]. 代贵松,杨建国,朱小龙. 组合机床与自动化加工技术. 2013(09)
[9]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[10]非线性倒立摆的BP神经网络系统辨识[J]. 颜昕,赵英凯,窦东阳. 微计算机信息. 2006(34)
博士论文
[1]热弹性效应和数控机床进给系统热动态特性的研究[D]. 夏军勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于机床实时数据的丝杆热变形预测模型研究[D]. 刘国安.华中科技大学 2017
[2]数控机床关键部件的热误差补偿技术研究[D]. 张宝刚.河北工程大学 2016
[3]加工中心主轴热误差检测与补偿建模研究[D]. 曲淑娜.大连理工大学 2012
[4]数控机床主轴系统热特性分析及热补偿技术研究[D]. 韩家亮.东北大学 2011
[5]机床电主轴热管性能及其实验研究[D]. 毕丽娜.哈尔滨工业大学 2008
[6]面向多体系统的五轴联动数控机床运动建模及几何误差分析研究[D]. 李晓丽.西南交通大学 2008
本文编号：3200228
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景、研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 基于环境温度和内部数据的丝杠热变形预测模型
2.1 基于环境温度和内部数据的多元线性回归模型
2.2 多元线性回归模型的参数辨识
2.3 基于环境温度和内部数据的前馈神经网络模型
2.4 多元线性回归模型与神经网络模型预测效果对比
2.5 与位置相关的丝杠热变形预测模型
2.6 与位置相关的热变形模型参数辨识
2.7 本章小结
3 基于环境温度和内部数据的主轴热变形模型
3.1 主轴热变形与工作模式的关系
3.2 主轴热变形与负载电流的关系
3.3 主轴系统的结构及热量传递
3.4 基于环境温度和内部数据的主轴热变形模型
3.5 主轴热变形模型系数辨识
3.6 本章小结
4 机床Z向综合热变形实验验证
4.1 数控机床结构特点
4.2 模型应用效果测试实验设计
4.3 预测效果
4.4 本章小结
5、总结和展望
5.1 全文总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1
附录2
攻读硕士学位期间的论文和专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HNC-8数控系统的机床热误差补偿方法[J]. 陈国华,闫茂松,向华,李强,张少博,童光庆. 机床与液压. 2018(02)
[2]高速钻攻中心Z轴热变形的在线测量与补偿技术[J]. 谭慧玲,刘国安,杨祥,王旭. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
[3]基于温度敏感点选择的数控机床热误差补偿技术与应用研究[J]. 张晓春. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]重型数控机床热误差建模及预测方法的研究[J]. 李逢春,王海同,李铁民. 机械工程学报. 2016(11)
[5]机床热误差建模技术研究进展[J]. 郭前建,王红梅,李爱军. 河北科技大学学报. 2015(04)
[6]数控机床主轴热误差测量精度提升方法研究[J]. 计昌柱,苗继超,党连春. 安徽职业技术学院学报. 2014(01)
[7]数控机床滚珠丝杠副调整维修[J]. 曲海波. 设备管理与维修. 2013(12)
[8]基于因子分析和贝叶斯估计的机床热误差建模[J]. 代贵松,杨建国,朱小龙. 组合机床与自动化加工技术. 2013(09)
[9]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[10]非线性倒立摆的BP神经网络系统辨识[J]. 颜昕,赵英凯,窦东阳. 微计算机信息. 2006(34)
博士论文
[1]热弹性效应和数控机床进给系统热动态特性的研究[D]. 夏军勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于机床实时数据的丝杆热变形预测模型研究[D]. 刘国安.华中科技大学 2017
[2]数控机床关键部件的热误差补偿技术研究[D]. 张宝刚.河北工程大学 2016
[3]加工中心主轴热误差检测与补偿建模研究[D]. 曲淑娜.大连理工大学 2012
[4]数控机床主轴系统热特性分析及热补偿技术研究[D]. 韩家亮.东北大学 2011
[5]机床电主轴热管性能及其实验研究[D]. 毕丽娜.哈尔滨工业大学 2008
[6]面向多体系统的五轴联动数控机床运动建模及几何误差分析研究[D]. 李晓丽.西南交通大学 2008
本文编号：3200228
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3200228.html
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