岳红新,石 岩,李国芹

(河北工程技术高等专科学校 电力工程系,河北 沧州 061001)

机床在加工过程中,热误差是由于温度上升引起机床元件的膨胀变形并最终导致工件和刀具之间的相对位移而引起的加工误差。大量研究表明,在精密加工中,由机床热变形所引起制造误差占总误差的40%～70%[1]。由于热误差具有非线性变化、非正态不平稳分布和多因素交互作用的特性[2-3],采用拟合建模方法来精确建立热误差数学模型具有相当的局限性。

数控机床向高速高精方向的发展对滚珠丝杠的精度提出了更高的要求。研究滚珠丝杠的温升及热变形规律对提高机床的加工精度具有重要意义。丝杠的热变形是一个复杂的非线性时变系统,受到诸多因素的影响,要建立它的数学模型是非常困难的,即使能够建立,求解起来也是非常复杂的。本研究指出了基于多体理论提出了热误差建模的理论和方法,利用神经网络获取热变形参数,计算并补偿热变形误差。

1 基于多体系统的综合热误差模型的建立

多体系统[4]是对一般复杂机械系统的完整抽象和有效描述,它是分析和研究复杂机械系统的最优模式。多体系统误差运动分析的其基本原理是用低序体阵列方法描述多体系统拓扑结构的关联关系,在多体系统拓扑结构上建立广义坐标系,用齐次列阵表示点和矢量,用 4*4阶齐次方阵描述点在广义坐标系中的变换关系,使有误差多体系统的运动分析变得简单、迅速、明了和普遍适用[5]。……