数控机床热误差的智能补偿方式及应用.pdf

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1、机械设计与制造第12期158MachineryDesign&Manufacture2011年l2月．丁—l曩文章编号：1001—3997(2011)12—0158—02数控机床热误差的智能补偿方式及应用木任小洪周天鹏林健乐英高-徐卫东动(’四川理工学院自动化与电子信息学院，自贡643000)(四川长征机床集团，白贡643000)：IntelligentcompensationmethodsanditsapplicationofthermaldeformationerrorofNCmachinetoolsRENXiao-hong1,ZHOUTian-peng，L

2、INJian2,YUEYing-gao‘，XUWei-dong(SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000，China)(SichuanChangzhengMachineToolGroup，Zigong643000，China)§

3、、1斤1、0十十t’、曼斤^e斤，、．斤州斤粤§／H＼．十t【摘要】热变形误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一，因此减少热变形误差对提高数控机床的加工精度至关重要。以HMCS00A立式三轴数控加工中心为对象介绍了热变形误差的测量方法，采用粗集理论的属性简化来建立测温

4、点和热变形误差之间的相关程度从而优化测温点，使输入数}据更具合理。运用BP神经网络理论建立了机床热变形误差和温升之间的数学模型，进行研究分析。最后通过MATLAB仿真实验结果表明了补偿效果的可行性。；关键词：数控机床；热误差；粗集理论；神经网络}【Abstract】Therma／deformationerrorproblemofNCmachinetoolisoneofthemostimportantfactors；thatafectthemachiningprecision，SOitisessential_厂0rmachinetooltoreducetherm

5、aldeformationepror．In》thestudyofthreeaxesverticalmachiningcenterHMCS00A，themethodformeasuringthermalerrorwasintroduced．ThenthepropertiessimplificationofroughsetstheoryWasadoptedtoestablishcorrelationbe-一．一一}tweentemperaturemeasurmgpomtsandthermaldejbrmationerror，thustheteroperaturem

6、easuringpomts}wasoptimizedSOthattheinputdatatendtobemorereasonable．Moreover．themathematicalmodelbetweenthermalerrorandteroperaturechangeWasbuiltbyusingBPneuralnetwork．ThesimulationresuhofMAT一》LABshowedthefeasibilityoftheintelligentcompensation．Keywords：NCmachiningtool；Thermalerror；R

7、oughsets；Neuralnetwork中图分类号：TH16，TG659，TP202+．2文献标识码：A1引言和机床电气部分组成。加工中心在向和y向使用双驱结构，机床向(左右)滑座运动置于墙体上，y向(上下)主轴箱在滑板上随着精密加工的广泛应用，对数控机床加工精度的要求日益运动。为了分析机床的温度引起的加工误差，在HMCS00A立式提高。影响机床精度的原因包括以下几方面：机床热变形误差、机床加工中心的Y轴安装了8个温度传感器：分别测量左右电机座几何误差、切削力引起的误差、刀具磨损误差以及数控插补算法误温度、左右轴承座温度、左右光栅温度、工作台温度、环境温度

8、。差等。其中最主要的是由于机床热变形误差，高达机床总误差的2．2热误差的测量(40-,70)％。要提高机床的加工精度，就必须对机床的热误差采取有效的补偿措施。目前提高机床加工精度有两种基本方法：(1)通过机床的结构设计和制造途径来消除或减少可能的误差源；(2)人为地造出一种新的误差去补偿原始误差。采用粗集理论的属性约减和神经网络的数学建模，通过误差补偿，来改变刀具与工件的相对位置关系，从而减少加工误差，提高零件尺寸精度。2数控机床热变形误差检测数控机床热误差补偿技术主要包括如下五项内容：(1)机床结构分析及测温点选择、布置；(2)误差信号检测与处理；(3)引起

9、误差元素的建模；(4)误差补偿控制系统