基于灰色理论的数控机床主轴热误差温度测点优化.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32013年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2013文章编号：1001—2265(2013)03—0021—03基于灰色理论的数控机床主轴热误差温度测点优化术赵昌龙(长春大学机械与车辆工程学院，长春t30022)摘要：为了保证数控机床的加工精度，提高其加工质量，针对影响数控机床热误差的机床主轴温度场分布问题，对主轴系统在加工过程中的温度场变化情况进行了实际的测温实验，在实验的基础上利用灰色理论中关联度分析的方法，对主轴温度场上温度传感器的优化布点

2、进行了研究，从初始实验中的8个温度测点减少到3个关键的温度测点，更有利于提高今后的建模及热误差预测的精度。关键词：灰色系统；热误差；数控机床；测点优化中图分类号：TH161文献标识码：AOptimizationofMeasuringPointsBasedontheGreySystemTheoryforSpindleofCNCMachineToolZHAOChang—long(CollegeofMechanicalandAutomotiveEngineering；ChangchunUniversity，Changchun130022，China)Abstract

3、：Toimproveprocessingprecisionofnumericalmachinetool，researchonanalyzethethermalerrorofspindle，thegreycorrelationanalysismethodisusedtooptimizethethermalkeypointstobuildthemodeloftemperaturefieldonthebasisoftemperaturemeasurementexperiment．Byoptimizing，thenumberoftemperaturemeasuring

4、pointsfrom8to3．Inthisway，theprecisionofthermalerrormodelandthermalerorpredictioncanbeimproved．Keywords：greysystem；thermalerror；CNCmachinetool；measuringpointoptimize出于对系统成本的考虑有必要对温度测点的布局进0引言行优化和处理，以较少的测点代替多测点争取表明随着人们对现代制造技术要求的不断提高，数温度场变化，从而简化热误差补偿系统。但是运控机床正向高精度、高效率以及高自动化方向发展，用传统的数理统计

5、方法，例如回归分析等方法对于如何控制数控机床在工作过程中所产生的热误差控处理主轴热误差这种包含了复杂因素的非线性系统制问题也已成为提高机械加工精度的一个关键问比较困难，而利用灰色理论可以在小样本的情况下，题。由于机床各部件温升引起的热变形，使机床上对内部没有明显规律的系统进行分析，而且计算量刀具与工件之间原来相对正确的位置发生了改变，很小且方法简单，能够获得系统中存在的某些未知从而造成了加工误差。整个主轴系统作为数控机床的内在规律，并对整个系统以后可能出现的发展状最为重要组成部件之一，是引起热误差变形的最重况进行预测，最后实现系统的优化与组合。要的因素。我们从

6、设计和制造技术的角度出发本文实际测量了机床主轴温度场的分布情况，改进主轴结构可减小热误差，但其成本较高，采用热并利用灰色系统的基本理论，根据实际测得的温度误差补偿技术来减小热误差从而提高机床加工精度场统计数据序列，建立起灰色关联分析模型，并分析则是一种更为有效、更为经济的途径。机床主轴系统温度场中各个测点对其热误差影响的在对机床进行热误差补偿之前，首先要对主轴重要程度，并对其进行综合性能评价并进行相对优温度场的分布进行测量并建模，一般说来，布置在主劣排序，从整个温度场温度测点中选出影响程度最轴上的温度测点数目越多，所建立的热误差模型也关键的点，从而达到减少测点

7、数量的目的，避免了由就越精确，对热误差的估计也越准确，但是布置过多于温度变量过多造成的布线过多等诸多问题。。。的温度传感器会大大增加数据处理的工作量，同时，收稿日期：2Ol2一O8—17基金项目：吉林省教育厅项目：吉教科合字[2011]第343号作者简介：赵昌龙(1979一)，男，吉林长春人，长春大学机械与车辆工程学院博士，讲师，主要研究方向是精密加工技术、数控装备与数字制造技术，(E—mia1)zhaol9790204@l26．corn。·22·组合机床与自动化加工技术第3期l主轴温度场及热误差的检测1．1主轴测温硬件系统本文使用的机床主轴测温系统由8个型号

8、为DS18B20的智能型温度传感器、一