论文部分内容阅读
高档数控机床是工业现代化的基石，是进行精密加工、超精密加工的主要设备。随着制造业的快速发展，对于数控机床加工精度的要求越来越高。研究表明，数控机床的热误差是机床加工中的最大误差源，比重高达40%～70%。因此，减小数控机床的热误差对于提升机床加工精度具有重大的意义。本文针对数控机床的热误差研究，在LabVIEW软件平台下开发了一套“数控机床热误差自动测量系统”，旨在实现机床温度、热误差的集成测量以及热误差在线建模等功能。论文主要内容如下：（1）实现数控机床温度和热误差的集成测量，为测量系统搭建硬件平台，编写应用程序。其中，选用数字式温度传感器DS18B20和微处理器系统Arduino Uno搭建温度测量子系统；选用电感传感器和数据采集卡USB5935搭建热误差测量子系统。利用LabVIEW、C语言等编程环境，为温度测量子系统、热误差测量子系统开发应用程序。（2）介绍了常用的热误差建模方法，详细分析了多元线性回归理论（MRL），并利用该理论模型指导数控机床的热误差建模。在LabVIEW环境下，编写热误差建模子程序，将多元线性回归模型写入程序中，实现在线建模功能。（3）利用LabVIEW中的标准状态机为系统编写了上位机程序。将各个功能子程序以分支的形式，集成到上位机中,以切换分支的形式实现各个功能之间的调用；加入了判断、控制逻辑，使得上位机系统更加智能；开发了友好的人机界面，便于实验人员操作。（4）进行了热误差建模和热误差补偿实验，并委托国家机械工业机床产品质量检测中心（昆明）对系统做了鉴定，以检验系统的实用性、建模精度和热误差模型的补偿效果。实验和鉴定结果表明，补偿后热误差大幅度减小，机床精度得到了明显提升。