热变形自动补偿系统..doc

热变形自动补偿系统实例 热变形补偿装置：通过预热热变形规律，建立数学模型，并存入CNC系统中，控制输出值进行实时补偿。补偿用的数学模型包括热力学模型、线性回归模型、 多元线性回归、有限元模型、神经网络模型和模糊控制模型等。也可以在热变形敏感位置安装相应的传感器元件，实测热变形量，经放大后送CNC系统，来进行实时修正补偿。 高精密数控机床热误差补偿技术主要包括如下四个方面的内容：测温点的选择；误差信号的测量；信号处理与建模；误差的补偿控制与执行。因此热变形误差的检测主要包括两个方面的内容：一是测量数控机床上若干测温关键点的温升；二是测量主轴X、Y、Z三个方向上的偏移量，即对机床误差的测量。 机床的选择：惠州市博赛数控机床有限公司J1MT360? 机床的特点：本机床工有四个规格,其加工性能广泛,适用工具、机修及批量生产的车间。主要用于各种轴类、套类和盘类零件以及带有公制、英制、模数等 螺纹零件的精密加工。本机床具有精度高、噪音低、振动小、功率大、刚性强、 操作轻便灵活等特点。所以主传动齿轮都采用优质钢材经淬火和磨削加工、主轴轴承采用高速、精密滚动轴承采用高速、精密滚动轴承。床身导轨经超音淬火和精磨加工，精度高、使用寿命长。机床设有脚踏带式刹车装置，操作方便、可靠。 机床主要技术参数： 床身上最大工件回转直径：360mm?? 顶尖距：570/1000mm?? 滑板上最大工件回转直径：210mm?? 马鞍内最大工件回转直径：500mm?? 主轴转速级数：8级 主轴转速范围：76-2000rpm?? 主轴内孔直径：40mm?? 主轴锥度：莫氏5号 进给量种数：48?? 小刀架最大移动距离：100mm?? 车刀刀杆最大尺寸：20*20mm?? 横拖板最大移动距离：255mm?? 尾座套筒外径：60mm?? 尾座内孔锥度：莫氏4号 尾座最大移动量：120mm?? 主电机功率：4KW?? 工作精度：圆度：0.002-0.006mm?? 圆柱度:0.004-0.009/300mm?? 平面度:0.004-0.01mm/250mm?? 机床净重:1200/1300KG?? 多元线性回归:通过对两个或两个以上的自变量与一个因变量的相关分析，建立 预测模型进行预测的方法。多元线性回归模型判定系数的定义与一元线性回归分析类似。对热变形测试,这样就可以得到一组表达多种测量温度的输入和一个方向的位移输出关系之间的线性关系,因为热变形是多方面的,所以每个方向都能独立获得一组系数,最终将各个方向一起,可以营造多输入多输出模型,得到该数学模型的多重线性回归模型。 补偿模型的建立:机床的发热,随着时间的变化,并通过试验选定的测温点测量出温度数值的变化,利用数值计算出温度传感器在T1、T2、Tn、等的测量值，用五点法测量主轴,轴承关键测量的温度,?记为δ1?,?δ2?,??,?δ5?。由于机床热变形条件比较复杂,使用多元线性回归进行分析,通过多元线性回归将各个测量点的温度与热变形以及它们之间的关系表示出来。 数据分析:从改变背吃刀量、改变进给量和改变切削速度的切削力实验图，可以看出，随着切削速度的提高，主轴、进给工作台等测温点的温度明显有所提高；从而得出主轴、进给工作台等测温点对数控机床整个加工过程具有重要影响。为了提高加工精度，对高速精密数控机床的补偿工作，应该以这几个点为关键点进行。 热误差补偿的执行:根据多元线性回归方程式以及测量的数据，建立高精密数控机床热误差补偿模型,?将计算出的补偿数据传输给数控机床自身所带的误差补偿模块,进行误差补偿。其整个补偿流程如下所示： 具体补偿流程:? (1)?通过在机床上1点和3点采集的温度数据,?进行多元回归算法,?得到机床热变形误差补偿公式,?在将计算出的可能的误差补偿方程模拟量输入到数控机床的补偿模块中转化为数字数据信息，供给系统分析处理。数控机床运动发热 主轴箱变形主轴偏移数控机床三轴运动刀具实际坐标位置温度测量系统PLC 补偿系统数控系统补偿。 (2)?通过在机床上1?点和3?点采集的温度数据,?将采集的实时温度输入到可编程控制器PLC的数据分析处理模块,?利用计算机自身带有的计算功能,?将采集到1点和3点的温度输入（1）中得到的补偿方程中,?计算出此时机床需要补偿的X、Y和Z?方向的补偿值。再将此数值传给数控机床的数据分析处理系统。 (3)?利用数控机床自身系统本身的控制功能,?结合PLC计算得出的需要补偿的数值,?通过数据脉冲来控制机床三轴的机械运动,改变机床坐标的零点位置,?从而进行偏移休整，从而达到实时补偿的目的。 ? 数控机床热