加工中心主轴热误差建模与检测技术研究.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术N0．32015年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2015文章编号：1001～2265(2015)03—0l18—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．03．032加工中心主轴热误差建模与检测技术研究米鞠修勇，刘航，党会鸿，马跃(1．大连机床(数控)股份有限公司加工中心研究所，辽宁大连116620；2大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023)摘要：热误差是影响高端数控机床精度的主要因素，主轴系统受热变形影响尤其显著。首先，在分析电主轴热误差

2、因素的基础上，基于齐次变换矩阵建立电主轴热误差综合描述；进而综合采用接触式、非接触式温度场及热变形测量技术，构建主轴热误差测量方案，并结合相关系数法设置关键测温点；基于热误差描述模型及检测数据，建立电主轴热误差模型，成功开发电主轴热误差补偿系统，将加工中心运行过程中的热误差控制在3肛m以内，证明了系统的有效性。关键词：电主轴系统；热变形；热误差描述；热误差测量中图分类号：THI66；TG659文献标识码：AThermalErrorDescriptionandInspectionofMotorSpindleJUXiu—yong，LIUHang，DANGHui—hong，MAYue(1．

3、MachiningCenterInstituteofDalianMachineToolGroupCorp．，DalianLiaoning116620，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116023，China)Abstract：Thermalerrorofprecisionmachiningcenterwasthemainerorsourceofprecisionmachiningcenter，andspindlesystemwassignificantly

4、influencedbythethermaldeformation．Firstly，theerorfactorsindifferentcoordinatedirectionsofspindlesystemwasanalyzed，andthedeformationdescriptionmodelwasbuiltbasedondisplacementtransformationmatrix．Secondly，adoptingthecontactandnoncontactmeasuringtechnology，thethermalerorinspectionsystemwasbuilt，a

5、ndthetemperaturemeasuringpointlayoutwasassignedbasedonthecorelationcoeficientmethod．Finally，thethermalerrormathematicalmodelwasbuilt，andthethermalerorcompensationsoftwaresystemofmachinecenterspindlewasdeveloped，thethermalerrorofmachinecenterwascontrolledinthefieldlessthan3／zm，whichprovedtheeffe

6、ctivenessoftheThermalErorcompensationsystem．Keywords：motorizedspindle；thermaldeformation；thermalerordescription；thermalerrormeasurement少热变形对主要精度方向的影响等。但以上热误0引言差控制方式具有成本高、技术难度大等特点。Hong高端数控机床的技术水平决定着国家的国防实力Yang和JunNi等也提出了一种系统模型适应方法，和经济实力，航空航天、汽车、能源等领域的发展对高该模型利用过程间断探测技术和适应系统辨识技术集精度机床提出了越来越高的要求。在机床

7、的各种误差成去监测和估计机床热误差，在加工过程中修正模型源中，热误差及几何误差是机床误差源中最主要的误参数，该方法具有很好的适应性，但该方法对模型参数差，其中高端数控机床40％～70％的误差是由热修正、调整效率提出了更高的要求。随着检测及数控变形决定的，越精密的机床，热误差占机床总误差的技术发展，国内外研究人员提出了一种新型热误差控比重越大，热误差已经成为影响零件加工精度的主制技术一热误差补偿技术u，如金键等开发了机床要误差来源。主轴温升和热变形在线检测及