大型机床热误差测试系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

大量研究表明，热误差是数控机床等精密加工机械的最大误差源，占总误差的40%~70%左右[1]。由于数控机床在工作中不可避免地要发热，特别是由于其内部热源多，在传热和散热时温度梯度变化，切削液、环境温度影响，由间隙、摩擦等引起的热滞现象，以及接触面复杂热应力引起的变形等，以上因素导致热误差表现为时滞、时变、多方向耦合及综合非线性特征，增加了用数学模型描述热误差的复杂性及误差补偿的不确定性[2]。因此，国内外在数控机床热误差补偿与控制方面进行了大量研究，近年来国外取得了较大进展，有些技术已应用于高速高精度数控机床[3]。精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术，随着生产过程自动化的飞速发展和精密加工的广泛应用，对数控机床加工精度的要求日益提高，尤其是柔性制造系统fms和柔性制造单元(fmc)提出了机床加工过程中对各种误差的自动监控和自动补偿问题[4]。机床的热变形运动误差及力误差已成为影响系统加工精度稳定性的关键因素，大量研究表明，热误差是数控机床的最大误差源占机床总误差的70%左右[5]。因此减小热误差对提高机床的加工精度至关重要。

1.2国内外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

主要针对武汉重型机床厂提供的大型镗床，在了解和掌握其基本结构、工作原理及热变形特性的基础上，设计其导轨和/或龙门的热误差测试系统，实现热误差的实际测试和分析。本次设计是应用光纤光栅传感技术，开展重型数控机床的热误差fbg分布监测系统设计，主要设计内容是：(1)针对具体的大型数控机床，计算分析在加工过程中的热变形特性；(2)根据大型数控机床的机构特性以及工作原理找到热源，找出光纤光栅传感器贴放的合适的位置，设计fbg分布应变检测系统（包括硬件和软件）

(3)建立模型，开展实际大型数控机床热误差的检测与分析（4）通过检测出的误差与实际测试得到的误差进行比对，验证模型的精确程度。

设计的主要结构框图如下 上传附件里面

3. 研究计划与安排

2016.3.1-2016.3.20完成设计方案，给出开题报告；

2016.3.20-2016.4.10完成公式的推导；

2016.4.10-2016.4.24完成fbg传感器的粘贴、调试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]bryanj.internationalstatusofthermalerrorresearch[j].annals

ofthecirp,2002,39(2):645-656.

[2]weckm,mckeownp.reductionandcompensationofthermalthecirp.2003,44(2):589-598.