10米重型数控立车误差建模、测量及实时补偿

【摘要】：本文针对通用电气中国研究中心机械加工厂的主要精加工设备10米重型数控单臂立式车床实际存在的两个影响加工精度的主要误差来源:滑枕和横梁的综合偏摆误差和工作台上升误差,开发软件检测系统,提出新的误差建模方法以及设计相应的补偿方案。本文的主要研究内容包括: 1.首先介绍了误差补偿技术的主要内容,并回顾了误差检测、建模与补偿的研究历史和现状,最终确定了机床误差运动学综合建模、误差测量、热误差建模及分析的研究方案和内容。 2.解析了立车结构,采用多体系统运动学对机床的拓扑结构进行简洁而有效的描述。同时,设定立车的坐标系和确定各误差元素,建立了包含运动误差,热误差等的机床误差运动综合模型,为机床实施误差补偿和建立监测平台提供理论依据。 3.根据滑枕与横梁之间具体结构和受力情况分析其产生综合偏摆的原因及性质,并据此设计开发能够克服现场各种干扰的在线精度测量系统;分析工作台上升的原因及其对加工精度的影响,建立温度采集系统。此外,介绍了在现场试验的情况,验证了该系统的精确性和稳定性。 4.提出了一种基于岭回归与径向基神经网络结合的热误差建模方法,用以解决立车热误差建模中温度变量共线性的问题。通过实验数据对模型的性能进行了验证,并和径向基神经网络建模方法进行了对比,证明了该优化模型的优越性。 5.基于外部机床坐标系偏移的原理,对立床工作台上升误差实施误差实时补偿实验,试验结果表明有效改善工件的加工精度。