滚珠丝杠磨削加工误差预测补偿关键技术研究

发布时间：2017-08-23 00:23

  本文关键词：滚珠丝杠磨削加工误差预测补偿关键技术研究

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【摘要】：本课题来源于山大—济宁合作基金“高性能滚动型运动系统数控机床功能部件研发及平台建设”,旨在提高山东省汶上县丝杠有限公司所生产的滚珠丝杠磨削精度。滚珠丝杠作为数控机床及其他精密机械设备中的定位和传动的关键零部件,如何提高它的加工精度尤其是螺距加工精度已经成为我们国家的重点攻关项目。本文首先介绍了用误差补偿技术来提高加工精度有着众多的优点并介绍了目前国内外丝杠加工过程中误差补偿技术的具体应用,总结了他们的优缺点为我们下面的研究提供了参考。接着分析了滚珠丝杠加工过程中误差的来源,重点分析了对丝杠螺距误差影响较大的几种因素及其产生的影响。然后,用分析解法和ANSYS有限元法分别得出丝杠磨削过程中的温度场和热变形分布,为我们接下来的预测补偿提供了依据。接下来我们利用BP神经网络构建了丝杠螺距误差预测的辨识模型,以前一时刻的误差的一阶导数和二阶导数的差分以及力变形误差、热变形误差作为输入来预测当前时刻误差,仿真结果表明此方法有效可行。考虑到实际加工过程中信号传递的延迟、电压信号的波动、机械系统的惯性等状况的影响,提出了一种自适应控制策略使补偿过程平稳过渡,减少未知状况的影响。本课题的研究成果可以应用到其他类似零件的加工过程中,为精密机械零部件的精度提高提供理论上的支持,促进我国基础装备制造业的发展。
【关键词】：滚珠丝杠 误差分析 ANSYS有限元 误差预测 BP神经网络 自适应控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题的研究背景12-14
• 1.2 误差补偿技术14-16
• 1.3 丝杠磨削加工误差预测补偿技术研究现状16-21
• 1.3.1 国内丝杠磨削加工误差预测补偿现状16-20
• 1.3.2 国外丝杠螺纹磨削误差预测补偿现状20-21
• 1.4 课题背景和研究内容21-22
• 第2章 丝杠螺纹磨削加工螺距误差分析22-36
• 2.1 螺纹磨削的原理22-23
• 2.2 丝杠磨削螺距误差来源总析23-24
• 2.3 主要丝杠螺距误差来源作用机理24-33
• 2.3.1 丝杠受力变形造成的螺距误差24-28
• 2.3.2 机床传动链误差造成的影响28-30
• 2.3.3 砂轮磨损和接触变形造成的螺距误差30-32
• 2.3.4 丝杠工件的热变形对误差造成的影响32-33
• 2.4 减小磨削误差的有效措施33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第3章 工件热变形误差分析36-52
• 3.1 丝杠磨削热变形概述36-38
• 3.2 丝杠热变形的分析解法38-41
• 3.3 丝杠温度场分布及热变形的有限元分析法41-51
• 3.3.1 有限元分析软件ANSYS简介41-43
• 3.3.2 ANSYS有限元热分析流程43-44
• 3.3.3 ANSYS热分析前处理过程44-46
• 3.3.4 ANSYS热分析加载求解过程46-48
• 3.3.5 仿真结果及其分析48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 基于BP神经网络的丝杠螺距误差预测52-62
• 4.1 BP神经网络模型概述52-57
• 4.1.1 人工神经网络的特点52-53
• 4.1.2 BP神经网络的结构及算法53-57
• 4.2 基于BP神经网络的系统辨识模型的建立57-59
• 4.3 BP神经网络预测模型仿真59-61
• 4.3.1 仿真数据的来源59-60
• 4.3.2 仿真结果及分析60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 误差的自适应反馈补偿控制62-70
• 5.1 螺距误差补偿概述62-64
• 5.1.1 理想状态下的丝杠螺距误差补偿62
• 5.1.2 自适应控制及其用于误差补偿系统的必要性62-64
• 5.2 主回路控制模型的确立64-66
• 5.3 自适应控制策略的应用66-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 未来展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 学位论文评阅及答辩情况表79

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本文编号：721918