[发明专利]数控磨床导轨热误差确定方法

权利要求书

1.一种数控磨床导轨热误差确定方法，其特征在于：包括以下具体 步骤：

(1)测量数控磨床有限位置上导轨热误差

沿导轨运动Z轴方向安装若干个位移传感器，其中二个位移传感器放置在 两个目标位置，其他位移传感器均匀分布在目标位置之间；

设传感器1、2、……r的读数分别为δ₁(i)、δ₂(i)、……δ_r(i)， i＝0，1，2，……N，为测量序号，设测量开始时主轴热变形为0，第i次 测量Y方向传感器1、2、……r位置处的热变形量分别为：

δ_1i＝δ₁(i)-δ₁(0)δ_2i＝δ₂(i)-δ₂(0)……δ_ri＝δ_r(i)-δ_r(0)

(2)建立数控磨床导轨热特性分析响应面模型

利用有限元分析软件建立数控磨床导轨有限元模型，把有限元模 型的边界条件包括导轨表面对流系数(ξ₁、ξ₂……ξ_M)和热源的发 热量(Q₁、Q₂……Q_M)作为设计变量，用X表示，取导轨上r个传感器安 装位置的热变形计算误差平方和作为特征量，用F(X)表示，作为设计 变量X的优化计算指标；

对r个测点的热变形误差模拟计算值Δ_1i、Δ_2i、……Δ_ri与实际测 量值δ_1i、δ_2i、……δ_ri进行比较，取其误差平方和构造设计变量X的 优化计算指标：

F(X)=Σi=1N(Δ1i-δ1i)2+Σi=1N(Δ2i-δ2i)2+......+Σi=1N(Δri-δri)2]]>

采用响应面方法建立优化计算指标F(X)和设计变量X之间的近似 模型，得到响应面函数表达式：

F(X)＝f(ξ₁，ξ₂，…ξ_M，Q₁，Q₂，…Q_M)

(3)数控磨床导轨有限元模型的优化及热误差计算

导轨有限元分析模型优化的数学模型为：

minF(X)s.t.X=[ξ1,ξ2,...ξM,Q1,Q2,...QM]Xmin≤X≤Xmax]]>

其中X_min、X_max分别为设计变量的取值范围；采用上述优化数学模 型并选择优化算法，对导轨有限元模型边界条件进行优化设计，得到 一组设计变量X＝[ξ₁，ξ₂，…ξ_M，Q₁，Q₂，…Q_M]；根据优化后的边界条件， 利用有限元分析软件计算导轨在整个行程范围内的热变形量。