龙门机床进给系统热误差模型关键点优化.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６龙门机床进给系统热误差模型关键点优化１，２１１１１魏弦，高峰，李艳，李英浩，马转（１．西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安７１００４８；２．攀枝花学院攀枝花６１７０００）摘要：为了解决温度测点数量和测点间复共线性对龙门机床热误差模型精度和鲁棒性的影响，提出了一种测点综合优化方法。首先，采用模糊聚类法和相关性分析筛选出对热误差影响较大的关键点，达到优化测点数量的目的

2、；然后采用特征提取法得到预测模型的自变量，特征提取消除了复共线性对预测模型精度和鲁棒性的影响。在一台龙门精密镗铣加工中心上实验验证，结果表明：所提出的测点综合优化法优于自适应模糊聚类热关键点优化，采用该方法进行误差预测模型关键点优化可有效提高模型精度和鲁棒性。关键词：数控机床；进给系统；关键点优化；热误差；龙门机床；特征提取中图分类号：ＴＨ１６１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．３５９９Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｆｏｒｇａｎｔｒｙｍａｃｈｉｎ

3、ｅｔｏｏｌｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ１，２１１１１ＷｅｉＸｉａｎ，ＧａｏＦｅｎｇ，ＬｉＹａｎ，ＬｉＹｉｎｇｈａｏ，ＭａＺｈｕａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；２．ＰａｎｚｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ６１７０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｅ

4、ｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓａｎｄｍｕｌｔｉｃｏｌｌｉｎｅａｒｉｔｙａｍｏｎｇｔｈｅｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆｇａｎｔｒｙｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌ，ａｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｔｈｅｆｕｚｚｙｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｃｒｅｅｎｏｕｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌ

5、ｐｏｉｎｔｓｔｈａｔｈａｖｅｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒａｎｄｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｓｏｆｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍｕｌｔｉｃｏｌｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｏｂ

6、ｕｓｔｎｅｓｓ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎａｇａｎｔｒｙｔｙｐｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｂｏｒｉｎｇｍｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒ，ａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ．Ａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｉｓｍ

7、ｏｄｅｌｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｒｒｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌ；ｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒ；ｇａｎｔｒｙｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ响精度的关键部件对机床的精度影响尤其明显。１引言

8、为了减小进给系统热误差的影响，相对经济的方法是采用热误差预测模型对机床热变形进行补偿。热误差在机床精密加工中，热误差已经成为影响零件制造建模技术中，温度测点优化成为影响误差模型精度、鲁棒精度的主要因素之一，其占到整个机床制造误差的５０～性的核心因素，原因是较少的温测点无法准确描述温度［１］７０％。随着大型精密零件加工的日益增加，大型机床变化，而测点较多又会影响模型处理速度