具有丝杠热误差补偿功能的在线检测软件的开发

发布时间：2020-11-16 03:13

　　 数控机床的定位精度是反映机床性能的一项重要指标,是影响工件加工精度的重要因素。由丝杠和螺母相对运动产生的热伸长严重影响定位精度,由于机床加工时工况多变,其丝杠的热变形状况不甚一致。本文结合丝杠热变形特点,采用RBF神经网络方法建立了丝杠热误差模型,辨识丝杠的热变形误差参数,利用多体系统理论建立具有丝杠热误差计算及补偿功能的通用模型。在Windows 2000平台上运用Visual Basic 6.0和Access数据库开发了相应的在线检测和补偿软件。本文的主要工作概括为如下几个方面: 一、系统地论述了进给速度、预紧力、加工状况以及轴承固定形式等对丝杠热变形的影响。 二、以多体系统理论(MBS)为基础,建立了包含测头误差、机床几何误差、丝杠和主轴热误差的综合误差补偿模型。 三、介绍了神经网络的理论以及RBF网络的结构和算法,利用RBF神经网络方法建立了丝杠的热误差参数辨识模型。 四、开发了计及丝杠热变形的加工中心在线检测软件;软件共有6个功能模块组成,重点开发了丝杠热误差补偿模块。 五、在XHFA2420大型仿形定梁龙门加工中心和MAKNIO立式加工中心上,对模型和软件进行了实验验证。实验证明由RBF建立的辨识模型学习速度快,逼近精度高,尤其适合处理变化规律复杂的系统。通过标准试件的检测及补偿实验表明:进行误差补偿后精度有较大的提高,综合精度平均提高了74.6%,验证了本文提出的误差补偿方法的可行性和有效性。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH161
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题提出的目的和意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 加工中心整机热误差补偿技术研究概述
        1.2.2 丝杠热误差补偿技术研究概述
        1.2.3 神经网络技术的应用
    1.3 该研究领域目前存在的主要问题
    1.4 本学位论文的主要工作
第二章 关于丝杠热变形误差的研究
    2.1 进给速度及预紧力对丝杠热变形的影响
        2.1.1 实验方法及内容
        2.1.2 进给速度和预紧力对丝杠热变形的影响
    2.2 加工状况对丝杠热变形的影响
        2.2.1 加工条件和冷却液对丝杠热变形的影响
        2.2.2 加工路径对丝杠热变形的影响
        2.2.3 加工不同材料的工件时丝杠的热变形情况
    2.3 不同轴承固定方式时丝杠的热变形情况
        2.3.1 单边紧固
        2.3.2 丝杠轴承两端紧固
        2.3.3 固定／预紧轴承
第三章 计及丝杠热变形误差的误差模型的建立
    3.1 加工中心在线检测系统误差分析
        3.1.1 测头系统误差分析
        3.1.2 加工中心几何误差分析
        3.1.3 加工中心热误差分析
    3.2 多体系统理论（MBS）的基本方法
        3.2.1 MBS的拓扑结构
        3.2.2 相邻体间的坐标变换矩阵
        3.2.3 描述任意体上给定点的实际位置
    3.3 计及丝杠热误差的加工中心在线检测误差模型
        3.3.1 检测系统的拓扑结构及设立坐标系
        3.3.2 计及丝杠热误差的误差模型的建立
第四章 基于神经网络的丝杠热误差辨识模型
    4.1 神经网络基本原理
        4.1.1 神经网络概述
        4.1.2 神经元的概念
        4.1.3 神经网络的结构和学习规则
    4.2 径向基函致（RBF）网络的原理
        4.2.1 RBF网络的结构
        4.2.2 RBF网络的学习算法
    4.3 基于RBF网络的丝杠热误差参数辨识
        4.3.1 温度及热变形的测定
        4.3.2 测量点的布置及RBF对测温点的优化
        4.3.3 丝杠热误差参数辨识结果
第五章 具有丝杠的热误差补偿功能的在线检测软件的开发
    5.1 软件的设计内容和总体结构
    5.2 软件中的主要数据库结构
    5.3 软件的开发
        5.3.1 误差补偿模块的开发
        5.3.2 数据处理模块的开发
        5.3.3 计算步骤
    5.4 在线检测软件的误差补偿计算实例
第六章 实验研究
    6.1 加工中心丝杠热误差辨识实验研究
    6.2 计及丝杠热误差的在线检测软件误差补偿实验
        6.2.1 实验研究的软硬件环境
        6.2.2 加工中心在线检测软件误差补偿实验
第七章 全文总结
参考文献
作者在硕士期间发表的学术论文
致谢
附录1
附录2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马艳;吴雨擎;李聚波;张洛平;;齿轮成形磨削的分度补偿技术[J];现代零部件;2008年06期

2 张定华;杨彭基;杨海成;;雕塑曲面多轴加工的干涉处理[J];西北工业大学学报;1993年02期

3 刘欣;张元良;卫国强;;微型齿轮量仪及测量技术的研究[J];工具技术;1993年05期

4 倪军;数控机床误差补偿研究的回顾及展望[J];中国机械工程;1997年01期

5 宋艳霞,陆伯印;三坐标测量机误差补偿方法的研究[J];计量技术;1997年12期

6 钟旭,李飞燕;微机自适应控制提高丝杠螺纹加工精度[J];组合机床与自动化加工技术;1998年03期

7 王清明,卢泽生,董申;车削端面在线平面度测量系统[J];机械工艺师;1999年02期

8 高栋,姚英学,袁哲俊;用于误差补偿的二维微量进给刀架[J];工具技术;2001年01期

9 常丹华;CCD传感器在热成型工艺中的应用研究[J];电子测量与仪器学报;2001年02期

10 范晋伟,李宝忠,李峻勤,张小龙,王玲玉;加工中心的软件误差补偿技术[J];制造技术与机床;2002年08期

相关博士学位论文 前10条

1 王其东;基于多体理论的汽车悬架系统分析、设计与控制研究[D];合肥工业大学;2002年

2 李彦征;基于多体系统运动学的数控插齿机加工误差分析与实验研究[D];天津大学;2004年

3 鞠华;逆向工程中自由曲面的数据处理与误差补偿研究[D];浙江大学;2003年

4 齐永岳;大范围二维纳米检测系统的设计研究[D];天津大学;2004年

5 陶晓杰;滚齿误差及补偿技术研究[D];合肥工业大学;2006年

6 李云峰;电液伺服阀中弹簧管刚度精密测量技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

7 李小力;数控机床综合几何误差的建模及补偿研究[D];华中科技大学;2006年

8 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年

9 王伏林;数字化齿面展成加工及误差补偿研究[D];华中科技大学;2005年

10 刘焕牢;数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D];华中科技大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 岳红新;具有丝杠热误差补偿功能的在线检测软件的开发[D];天津大学;2005年

2 李卉;螺旋曲面廓形的在线测量技术研究[D];沈阳工业大学;2005年

3 郭辰;多功能数控铣床几何误差补偿技术的研究[D];沈阳工业大学;2005年

4 冯明;超低旁瓣天线近场测量关键误差补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

5 王晓露;基于单片机的旋转变压器—数字转换器的研究[D];西北工业大学;2006年

6 张晓龙;三轴数控机床通用几何误差软件补偿技术的研究[D];北京工业大学;2003年

7 马文涛;自由曲面研抛机床并联机构的运动误差分析与补偿[D];吉林大学;2005年

8 郭辉;关节臂式柔性三坐标测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年

9 张闯;车载电子指南系统的研究[D];河北工业大学;2006年

10 陈英姝;数控误差补偿新技术研究[D];河北工业大学;2006年

本文编号：2885552