一种新数控机床热误差实时补偿方法.pdf

机械设计与制造 第 1期 244 Machinery Design Manufacture 2010年 1月 文章编号：1001～3997(2010)0卜0244—02 一 种新的数控机床热误差实时补偿方法 ：}： 别、勇 曾黄麟 (四川理工学院 自动化与电子信息工程学院，成都 643000) A newapproachofthermalerrorcompensationonNC machinetools SUN Yong，ZENG ttuang-lin (SichuanUniversityofScienceandEngineering，Chengdu643000，China) 中图分类号 ：TH16 文献标识码 ：A 1引言 差进行补偿 。 精密加工技术已经成为现代机械制造业中最重要的组成部 2神经网络数控加工热误差补偿系统 分和发腱方向，冈此提高数控加工精度变的尤为重要 ，而数控加 数控加：【：误差补偿系统的原理是先用热传感器和实时控制 工误差的产生一般有以下几个方面：数控机床本身零部件和结构 系统分别测出机床重要部位的温度值和机床此时刻的误差值，而 的几何误差、数控机床由于热变形产生的误差、数控机床的运动 后将它们输入神经网络模型进行下一时刻的误差预测计算 ，再将 机构的运动误差、数控加 时切削力变化引起的误差、数控插补 算得出信息反馈给CNC控制器，使 CNC控制器作出相应的误差 算法引起的误差等， 中几何误差和热误差是数控加工时的主要 补偿控制指令，以补偿相应的误差，如图1所示。 误差源， -t：儿何误蔗比较稳定也比较容易测量，闪此补偿简单， 而数控饥床加工由于车J未的加工精度是由组成它的不同构件综 合作用的结果，而各构件由于结构和尺寸方的差异 Ij『『具有不同的 热容量、导热系数、热膨胀系等，且环境热源及测 机的传热边界 状态难以确，加之热变形的非线性和对温度场变化的时滞性，热 误差的产 是一动念过程，H．具有非线性的特点，通常采用的热 图1基于神经网络的数控加工热误差补偿系统原理图 误差补偿如经验公式、有限元法、实验法、回归法等数值计算方法 由于数控机床结构的不同因此网络的输入点采集亦是不同， 存在着实时性差、外插值性不好、实现起来麻且精度差等缺陷。由 以HMC800A机床为例说明神经网络的输入输出确定方法。该型 于神经网络可以以任意精度逼近任何线性连续函数，因此近年来 号机床的主要误差源有：左右电机座温度、左右轴承座温度、左右光 采用神经网络方法进行热误差补偿越来越多。 栅温度、环境温度、工作台温度等，而在众多的输入点当中我们需要 但 目前普遍采用的BP神经网络方法尚存在补偿误差精度 利用粗集理论方法，分析各变量与热误差之间的相关陆，选择机床 不够高，训练学 时问长，网络收敛速度不快，误差补偿实时性不 误差补偿的重要特征参数，避免误差模型中的变量耦合，提高了热 够好等 题，本文针对 目前采用的BP神经网络补偿方法存在的 误差模型的精确性和鲁棒 ，从而使数控机床热误差实时补偿更有 问题，提出了 种改进的BP神经网络方法对数控加工中的热误 效。基于粗集理沦方法的信息预处理系统，如图2所示。 ★来稿只期 ：2009—03—18 ★基金项 目：四川省教育厅基础应用研究课题基金的部分资助(2008A140) 第 1期 孙 勇等：一种新的数控机床热误差实时补偿方法 245 试验，温度分别由(27．6～41．3～35-9)。变化 ，温升最大为 13．7。，和 由 (20．1～40．7～31．8)。变化，温升最大为20．6。；还进行r环境温度降