數控磨齒機床熱誤差魯棒建模技術及補償研究 魏弦著 9787564591809 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書主要內容為機床熱誤差研究現狀介紹、測點佈置及建模變量特徵提取方法的研究、數控磨齒機給系統熱誤差測量及建模、數控磨齒機床工件主軸的無傳感器熱誤差分類償、數控磨齒機床砂輪主軸熱誤差數據驅動建模，機床熱誤差研究現狀介紹、測點佈置及建模變量特徵提取方法的研究、數控磨齒機給系統熱誤差測量及建模、數控磨齒機床工件主軸的無傳感器熱誤差分類償、數控磨齒機床砂輪主軸熱誤差數據驅動建模並在此基礎上，基於SIEMENS840D對數控磨齒機床熱誤差行了實際應用。

作者簡介
魏弦，男，1980年5月生，四川營山人，工學博士，教授，碩士研究生導師。現任攀枝花學院智能製造學院副院長，中國國際”互聯網+”大學生創新創業大賽國賽評委，攀枝花市科技創新領才，浙江省台州市”500精英”創業人才，攀枝花市陽光花城新青年，攀枝花市第二批高層次人才培養對象。
主要從事智能裝備設計及控制、材料摩擦學等研究工作。主持(研)國家科技重大專項、國家自然科學、四川省科技支撐計劃等各級各類項目30余項，累積到賬科研費300余萬元。出版專著、教材3部;發表學術論文30餘篇，其中 SCI收錄10餘篇;授權專利30余項。

目錄

1緒論
1 1數控磨齒機床熱誤差償技術背景1 2數控磨齒機床熱誤差償的意義1 3機床熱內外研究現狀
1 4研究內容及架構
2測點佈置及建模變量特徵提取方法的研究2 1引言
2 2滾珠絲杠熱變形過程理論分析
2 3佳測點的理論分析
2 4一維杆佳測點試驗分析
2 5優溫度特徵變量的構建
2 6優溫度特徵變量的效果驗證
2 7溫度傳感器佈局方法
2 8優溫度變量模型的效果驗證
3數控磨齒機給系統熱誤差測量及建模
3 1引言
3 給系統誤差數據的採集
3 3誤差建模方法
3 4貝葉斯分類
3 5變工況對預測精度的影響
3 6基於貝葉斯網絡分類的綜合模型
3 7貝葉斯網絡分類綜合模型預測效果分析
4數控磨齒機工件主軸的無傳感器熱誤差預測
4 1引言
4 2模型的建立
4 3試驗系統設計
4 4效果驗證
5數控磨齒機床砂輪主軸熱誤差數據驅動建模5 1引言
5 2數據驅動控制理論
5 3無模型自適應控制算法
5 4主軸溫度和熱變形測量
5 5模型效果驗證
6基於SIEMENS 840D的熱誤差償
6 1引言
6 2 SIEMENS 840D熱誤差能及實施方法6 3熱誤差償系統軟硬件結構
熱誤差償效果驗證
結與展望
7 結
7 2存在問題及研究展望
參考文獻

前言/序言
數控機床是現代機械製造業的基礎，國防工業、航空、、汽車、模具和船舶等眾多國民濟重要行業、高新技術產業，都需要數控機床作為關鍵生產工具。數控機床被稱為裝備製造業的”工業母機”，其發展質量是衡量一個國家裝備製造業水平的重要指標。《》規劃將數控機床與基礎製造裝備納人”加快突破的戰略必爭領域”，並提出，機床製造裝備與數控機床的國內市場佔有率，在年和25年時分別超過70%和80%，基礎製造裝備和數控機入世界強國行列國大團
精密齒輪廣泛應用於航空、艦艇船舶、汽車、精密減速器及發電設備中，齒輪的精度直接影響上述裝備的性、服役壽命、載荷分佈均勻性、傳遞運動的性、傳動的震動以及平穩性。精密數控磨齒機是精密齒輪製造的關鍵裝備，其精度控制性能直接決定了齒輪的精度及成形穩定性。然而，數控磨齒機在使用過程中受到熱載荷、振動和衝擊載荷的作用，使得其精度穩定性受損，嚴重影響了被加工齒輪的精度和成型穩定性。隨著現代工業的不步，製造業對產品製造精度的要求越來越高，而加工精度是評價數控磨齒機床性能的一項重要指標，為此，改善磨齒機的製造精度意義重大
研究表明，影響機床精度的主要誤括:幾何誤差、切削力誤差和熱誤差。而數控機床的整體誤差中，熱誤差占到了40%~70%，熱誤差已成為影響機床精度的主要因素之一。機床的熱載荷會引起機床溫度場分佈不均，從而產生機床熱誤差。熱誤差是導致機床精度穩定性差的主要因素之一，精密機床的熱誤差高可占制誤差的70%以上。因此，通過數控磨齒機床熱誤差，能有效提升其加工精度
為了熱誤差，提高機床的加工精度，目前常用的方法是誤差防止法和誤差償法。誤差防止法是通過選用低膨脹係數的材料、強制冷卻和機床結構對稱設計等手段減少或消除熱誤差。但通過優化機床結構、提高製造及裝配精度來改善機床的精度會大幅度增加機床的製造成本。統計分析表明，在使用誤差防止法時，試圖通過提高零件自身的加工和裝配精度來改善機床精度會使機床的製造成本大量增加。因此，誤差防止法在實際使用過程中濟性較差。而誤差償法是根據測量得到或數學方法預測出原始誤差，然後人為地製造出與原始誤差方向相反、數值相等的償量，通過機床的能或外加償裝置抵消原始誤差，從而實現提高機床加工精度的目的。誤差償法通過償原始誤差的方式改善精度相較於誤差防止法易於實現且濟性好。同時，誤差償法還適用於老舊機床的改造
1995年，工廠學會的”機床熱誤差的減少與償”主題報告使得熱誤差軟件償成了數控機床精度改善的重要研究課題。很多通過製造加工無法實現的精度，軟件償可以助其完成。如一台大綜合誤差為+40 m的三坐標測量機，通過誤差償可使其綜合誤差降為£4um。軟件償技術以其良好的濟性和償效果迅速推廣發展。隨著測量技術、數控技術和計算機技術的高速發展，軟件償技術會有更加良好的應用前景
數控磨齒機床作為高精度齒輪的加工設備，由於機床的結構差異、加工工況的變化，以及熱誤差的時滯等因素的影響，使得熱控制和熱償工作難度加大。實際加工工況下，熱變形和溫度變化的非線性關係難以建模，使得熱誤差問題到目前為止未能理想解決。因此，結合數控磨齒機床的結構和使用特點，對實際工況下的關鍵點佈置及優化、變工況條件給軸魯棒建模技術、工件主軸的無傳感器熱誤差建模及砂輪主軸數據驅動模型有針對性的研究，能有效該技術在數控磨齒機上的推廣應用，對熱誤差償技術的研究既有理論價值又具有應用價值，
全書共分7章，主要內容為機床熱誤差研究現狀介紹、測點佈置及建模變量特徵提取方法的研究、數控磨齒機給系統熱誤差測量及建模、數控磨齒機床工件主軸的無傳感器熱誤差分類償、數控磨齒機床砂輪主軸熱誤差數據驅動建模，並在此基礎上，基於SIEMENS840D對數控磨齒機床熱誤差行了實際應用
本人于15人西安理工大學學高峰教授的指導下，參與了國家科技重大專項”大型、高精度數控成形磨齒機”(編號:14ZX04001)、國家自然科學”基於機床伺服軸與傳感器複合的大齒輪在機檢測方法研究”(編號:51375382)和”新型磁流變阻尼式靜壓導軌及其精密控制策略研究”(編號:51775432)的研究，作為項目負責人主持了四川省科技支撐計劃項目。
感謝恩師高峰教授的悉心指導和幫助，也要感謝在相關課題研究中給予幫助的張趙柏涵、、賈偉濤、李盼盼、海麗馨、張忠奎、常昊、劉佳蘭、劉甲鋒、丁順剛、吳慶、趙飛飛等同學，在本書的撰寫過程中，攀枝花學院、鄭州大學出版社提供了大力支持和幫助，在此表示感謝!
由於著者水平有限和撰寫時間倉促，書中難免有錯誤和不足之處，敬請讀者批評指正。

摘要
1緒論
1 1數控磨齒機床熱誤差償技術背景
隨著現代工業的不步，製造業對產品製造精度的要求越來越高，而加工精度是評價數控磨齒機床性能的一項重要指標，為此，改善磨齒機的製造精度意義重大。影響機床精度的主要誤括:幾何誤差、切削力誤差和熱誤差。而數控機床的整體誤差中，熱誤差占到了40%~70%[1-3]，熱誤差已成為影響機床精度的主要因素之一。因此，數控磨齒機床的熱誤差控制是提升產品製造精度的關鍵技術。目前，常用的誤差控制方法是誤差防止法和誤差償法[4-6]。誤差防止法普遍應用於機床的設計階段，但在現有機床行改造，該方法的成本和效果都不太理想[4]。誤差償法以其濟有效性，受到機床生產廠商和研究人員的廣泛關注[7-13]。
09年，國家開始了”數控機床與機床製造裝備”國家科技重大專項的研究工作，其目的是突破一批數控機床關鍵技術和基礎技術，提升國家的基礎裝備製造技術和水平，數控機床和機床製造裝備的自主創新能力。其中，誤差償技術就是研究方向之一。
本課題致力於研究數控磨齒機床熱誤差償的相關技術，從而改善其加工和檢測精度。本書的主要研究內容基於國家科技重大專項項目”大型、高精度數控成形磨齒機”(項目編號:14ZX04001)，國家自然科學項目”基於機床伺服軸與傳感器複合的大齒輪在機檢測方法研究”(項目編號:51375382)，國家自然科學項目”新型磁流變阻尼式靜壓導軌及其精密控制策略研究”(項目編號:51775432)等。
1 2數控磨齒機床熱誤差償的意義
高精度、率和高穩定性是機械製造業不斷追求的目標，精密和超精密加工更是製造業的一個重要發展方向。數控機床被稱為”工業母機”，作為工業產品製造質量的核心，對產品製造精度起到了至關重要的作用。
精密齒輪廣泛應用於航空、艦艇船舶、汽車、精密減速器及發電設備中，齒輪的精度直接影響上述裝備的性、服役壽命、載荷分佈均勻性、傳遞運動的性、傳動的振動以及平穩性。精密數控磨齒機是精密齒輪製造的關鍵裝備，其精度控制性能直接決定了齒輪的精度及成形穩定性。然而，數控磨齒機在使用過程中受到熱載荷、振動和衝擊載荷的作用，使得其精度穩定性受損，嚴重影響了被加工齒輪的精度和成形穩定性。研究表明，機床的熱載荷會引起機床溫度場分佈不均，而產生機床熱誤差。而熱誤差是導致機床精度穩定性差的主要因素之_1 5] 精密機床的熱誤差高可占制誤差的70%以上[14]。因此，通過數控磨齒機床熱誤差，能有效提升其加工精度
數控蝸杆磨齒機床熱誤差產生的原因是部件在受到內外熱源交替影響時產生熱變形，各部件的熱變形引起刀具和工件之間相對位置的變化。引起機床產生熱誤差的熱源如圖1-1所示，主要有室溫、機床上所有的冷卻系統、機床運動時電動機的發熱、運動部件間的摩擦生熱和切削時產生的熱量。上述熱源通過熱傳導、熱輻射和熱對流影響機床部件和框架的熱變形，終產生了機床熱誤差。

詳細資料或其他書籍請至台灣高等教育出版社查詢，查後請於PChome商店街私訊告知ISBN或書號，我們即儘速上架。