HMC500卧式加工中心主轴热误差分析及建模

发布时间：2025-02-06 17:00

　　热误差是数控机床的主要误差源之一,由温度变化以及分布不均引起的误差对超精密机床的加工精度影响极其重大,热问题已经成为了影响精密机床精度的重要因素。而主轴系统作为数控机床的核心部件,其旋转产生的热量引起的热变形是影响零件加工精度的主要误差来源,为此,缩小热误差是提升数控机床加工精度的关键环节。热误差补偿法是最常用的一种减少热误差的方法,但热误差补偿的实现,需由温度传感器的实际测量值通过误差模型计算出补偿值,并反馈到补偿执行机构,因此建立热误差预测数学模型是数控机床热误差补偿控制技术最关键的一步,也是最为复杂和困难的工作。本文以HMC500机床的主轴系统为研究对象,运用模糊聚类-灰色关联度理论,对主轴系统的测温点进行优化选择,在此基础上运用模糊神经网络法,对主轴系统热误差进行建模与预报,为今后的热误差补偿技术提供重要的理论支持。本文的主要研究内容安排如下:(1)介绍了课题的研究目标、研究背景及意义,并对温度测点布置优化技术和热误差建模方法的国内外研究动态进行了回顾与总结的基础上,明确研究内容与方向。(2)对课题研究的机床结构以及机床的关键性部位进行详细的说明。(3)基于模糊聚类法-灰色关联度...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号注释表
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 数控机床热误差补偿的研究现状
        1.2.1 温度和热误差测量现状
        1.2.2 温度测点布置优化研究现状
        1.2.3 热误差补偿建模理论研究现状
    1.3 温度传感器布置策略
    1.4 课题研究综述
        1.4.1 课题的来源
        1.4.2 课题研究目标
        1.4.3 拟解决的关键性问题
        1.4.4 技术路线
    1.5 本章小结
第2章 HMC500机床结构及其关键部分说明
    2.1 HMC500的结构分析
        2.1.1 机床的整体结构
        2.1.2 HMC500主轴箱
    2.2 主轴结构及其主要参数
        2.2.1 主轴的结构
        2.2.2 主轴电机
        2.2.3 主轴轴承
        2.2.4 轴承配置
        2.2.5 轴承参数
        2.2.6 主轴系统的冷却
    2.3 本章小结
第3章 主轴系统热误差测点的优化
    3.1 聚类分析概述
        3.1.1 模糊聚类分析理论基础
        3.1.2 模糊聚类分析方法
    3.2 灰色系统理论概述
        3.2.1 灰色关联分析模型
    3.3 HMC500主轴单元温度场和热误差的测量
        3.3.1 实验平台的检测系统设计
        3.3.2 实验中用到的设备仪器
        3.3.3 温度与热误差测量实验
    3.4 HMC500主轴系统测温点的优化
    3.5 本章小结
第4章 HMC500主轴系统热源与温度场分析与计算
    4.1 机床的传热机理
        4.1.1 热量传递方式
        4.1.2 稳态热温度场和瞬态温度场
    4.2 HMC500主轴系统的热源及其发热量计算
        4.2.1 HMC500热源分析
        4.2.2 轴承发热分析与计算
    4.3 基于有限元法的HMC500主轴系统温度场计算与分析
        4.3.1 ANSYSWorkbench17.0有限元分析
        4.3.2 主轴系统热边界条件计算
        4.3.3 主轴系统对流换热系数计算
        4.3.4 主轴系统的热特性仿真计算
        4.3.5 主轴系统的热变形
        4.3.6 HMC500主轴温度测量实验验证
    4.4 本章小论
第5章 HMC500主轴热误差建模方法及其预测
    5.1 模糊神经网络热误差建模方法与应用
        5.1.1 模糊数学
        5.1.2 Takagi–Sugen模型
        5.1.3 Takagi–Sugen模糊理论
        5.1.4 训练算法流程
    5.2 热误差模糊神经网络建模与验证
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学位论文
附录B 基于T-S模糊模型的程序



本文编号：4030616