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CNC加工中心主軸熱變形實驗測試
閱讀：105 發(fā)布時間：2020-8-100 引言
精密加工中心在精密制造中起著至關重要的決定性作用。 據(jù)研究表明，在數(shù)控機床加工系統(tǒng)的各類誤差中， 平均占比大的是幾何誤差和熱誤差。通常情況下，該兩項誤差可占機床加工系統(tǒng)總誤差的45%~65%，而且越是精密的機床，該兩項誤差所占比例就越大。所以，在加工過程中有效減小機床幾何誤差和熱誤差的影響是提高機床整體加工精度的重中之重。要提高機床加工精度，減少熱誤差，目前主要是采用主動減小誤差法和誤差補償法兩種途徑來實現(xiàn)。
主動誤差減小法是通過設計和制造環(huán)節(jié)消除或減小熱誤差源，提高機床的加工精度，或者控制溫度來滿足精度要求。主動誤差減小法存在成本大幅度上升的局限性，以及無法修正在加工過程中產(chǎn)生的一些干擾因素而引起的誤差等問題。
誤差補償法是應用傳感器及控制技術(shù)，在機床現(xiàn)有加工精度下，通過對加工過程誤差的測量與建模手段，在線獲得誤差補償值，將該誤差值反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，通過修正實際坐標驅(qū)動量來實現(xiàn)誤差修正，可以使被加工的工件獲得有可能比機床母機更高的精度，經(jīng)濟效益非常顯著。正因為熱誤差補償技術(shù)具有強大的技術(shù)生命力，因而迅速地被各國學者、專家所認同，并使之在機械精密制造行業(yè)中得以迅速發(fā)展。目前，該項技術(shù)已成為精密裝備制造的研究熱點[1-5]。
1 測試系統(tǒng)硬件設計
測試系統(tǒng)由溫度傳感器、渦電流位移傳感及數(shù)據(jù)采集卡組成，如圖1 所示。溫度傳感器采用薄片式PT100 溫度傳感器及其配套的溫度變送器，量程0~100 ℃，變送器為標準電流信號輸出，4~20 mA。
熱變形傳感器選用基恩士EX-416 渦電流位移傳感器以及EX-205 控制器，電渦流傳感器屬于無接觸測量，具有精度高、線性度好的特點，量程0~5 mm；控制器輸出為電壓型標準信號：0~5 V。
數(shù)據(jù)采集卡選用SMACQ 品牌的USB1252 多通道數(shù)據(jù)采集卡，USB-1252A數(shù)據(jù)采集卡屬于高性價比的數(shù)據(jù)采集解決方案，具有12-bit 的垂直分辨率和高500 kSa/s 的模擬采集能力的同時，USB-1252A 系列數(shù)據(jù)采集卡有16 個通道數(shù)字輸出、16 個通道數(shù)字輸入和4 通道計數(shù)器；自帶常規(guī)功能的DAQ-Sensor 數(shù)據(jù)采集軟件，兼容Lab view軟件平臺開發(fā)的應用程序，采集數(shù)據(jù)保存為通用文本格式，方便后續(xù)用大型數(shù)據(jù)分析軟件Matlab做進一步的分析與處理。
2 測試系統(tǒng)軟件設計
溫度和熱位移數(shù)據(jù)采集軟件在LabVIEW 8.0 環(huán)境下開發(fā)，開發(fā)的數(shù)據(jù)采集軟件運行界面如圖2 所示。