铣车复合加工中心旋转工作台热变形误差补偿模块开发

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1、-国内图书分类号：TG659学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文铣车复合加工中心旋转工作台热变形误差补偿模块开发硕士研究生：周超超导师：韩振宇副教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电学院机械制造及其自动化系答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学---ClassifiedIndex：TG659U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFTHERMALDEFORMATIONCOMPENSATINGSY

2、STEMOFTHEROTARYWORKTABLEOFMILLINGANDLATHINGCOMPOSITEMACHININGCENTERCandidate:ZhouChaochaoSupervisor:AssociateProf.HanZhenyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:June,2

3、011Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology---哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高档立式铣车复合加工中心广泛应用在军工、航空航天、汽车、造船、发电、纺织、模具制造等制造行业，是影响国计民生、国家安全的重要装备。但是，我国重型精密数控加工中心的加工精度同国外同类机床相比，还存在着非常大的差距，这严重地阻碍了我国制造业的发展。除了机床制造、加工、装配误差对于加工精度的影响之外，由于机床内外热源的作用，机床热变形引起的误差也是不可忽视和难以解决的问题。要研制“高精尖”的数控加

4、工中心，普通的机床散热措施已经不能满足加工精度的要求，必须针对机床发热量较大的部件设计热变形实时补偿系统或装置。本课题所研究的对象为高档立式铣车复合加工中心，经分析得出该加工中心最大发热源为其旋转工作台。因此，本文针对该类型机床旋转工作台所产生的热变形，提出了一种基于误差测量的热变形补偿方案，研制了热变形实时补偿软硬件系统，且通过实验验证了各功能模块的可行性。论文具体进行的工作如下：首先，在详细分析和调研国内外热误差补偿技术的研究现状以及目前存在的主要问题的基础上，确定了本文的研究思路，提出了针对旋转工作台的热变形实时补偿方法。其次，利用UG三维建

5、模软件建立了旋转工作台三维模型，导入ANSYS仿真软件进行结构-热耦合场分析，利用仿真结果得出了对加工质量影响较大的坐标方向的热误差分量。在分析ANSYS仿真结果的基础上，对于影响加工精度且便于布置传感器方向的热变形分量，提出了在线检测这些热变形的传感器布置方案以及测量位置优化策略。最后，开发了热误差在线补偿系统，包括数据采集板卡的软件部分和系统硬件装置部分，实现了针对旋转工作台热变形误差在线检测和在线补偿功能。借助齐重数控机床厂提供的立式车床工作台进行了替代性实验，得到了相关实验数据，验证了所提出方案的正确性和可行性。关键词：旋转工作台；热变形；

6、实时补偿；热误差测量-I----哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAdvancedverticallathingandmillingcompositemachiningcenterisakindofcrucialequipmentinfluencingonnationaleconomyandsecurityandisextensivelyappliedtomanyfields,suchasmilitaryindustry,aerospace,automobile,shipbuilding,powergeneration,spinning

7、,mouldmakingandsoon.However,incomparisonwiththemachiningaccuracyofforeignCNCmachiningcenter,thereisatremendousgapinthemachiningaccuracy,whichseverelyimpedesourdevelopmentofmanufacture.Besidestheinfluentfactorssuchaspartmanufacturingandmachineassembling,errorfromthermaldeformat

8、ionbecauseofinsideandoutsideheatsourceofmachinetoolsisanother