數(shù)控機床溫度敏感點變動性及其影響分析

王嬋

摘 要：數(shù)控機床是用程序來操控系統(tǒng)的一種自動化機床。數(shù)控機床用于多樣式的零件加工，代表著現(xiàn)代控制技術(shù)。數(shù)控機床溫度敏感點就是利用數(shù)控機床熱誤差補償技術(shù)來建立一種反映機床溫度場變化的一種變化模型。這個控制模型能夠以準確和精準的數(shù)據(jù)來檢測數(shù)控機床的溫度變量區(qū)間。溫度敏感點的變化會引起模型的精準程度產(chǎn)生影響。本文分析了數(shù)控機床溫度敏感點變動性及其影響，通過分析得知主成分回歸算法建模的方式能夠減少溫度變化對于整個機床控住模型檢測精準的影響，進而保證模型的性能不受影響。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;溫度敏感點;變動性

引言

數(shù)控機床用于高精復(fù)雜零件的加工，如果在其加工處理中各個機床部件的時候，在部件和機床切割的位置出現(xiàn)溫度不一致的熱量誤差就會使得零部件加工出現(xiàn)錯誤。而數(shù)控機床操作誤差中，熱誤差占據(jù)著重要的比例。通常由于對數(shù)控機床的設(shè)備改善和設(shè)計需要較高的技術(shù)水平和耗資巨大，對于數(shù)控機床的熱誤差控制領(lǐng)域做的不是很好，因此有必要探究熱誤差補償技術(shù)的基本性能和發(fā)展方向，這對數(shù)控機床的未來發(fā)展作用顯著。

1.數(shù)控機床溫度敏感點的概況

數(shù)控機床熱誤差補償技術(shù)主要是以高精準、穩(wěn)定性能強的數(shù)學模型為載體。它需要在數(shù)控機床上安裝能感受溫度變化的傳感器，而模型的基本變量就是傳感器的溫度變化和數(shù)控機床自身的熱量誤差組成的。機床上的溫度傳感器要安裝在合適的位置，確保能夠最大程度的收集到整個機床的溫度變化范圍，還要對數(shù)控機床周圍的環(huán)境變化加以改善，減少一些因素對于傳感器溫度測量的影響，減小模型在預(yù)測數(shù)據(jù)的誤差范圍。而這個合適的位置我們可以叫做溫度敏感點。隨著科學技術(shù)水平的提升，很多專業(yè)人士對數(shù)控機床的溫度敏感點有所研究。通過專家們的認真試驗和研究，采用相關(guān)性變量選擇和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，把數(shù)控機床的溫度敏感點控制在了一定的范圍，大大減少了人們在實際操作者需要不斷測試溫度敏感點的時間。

傳統(tǒng)的確定數(shù)控機床的溫度敏感點都是通過機床在加工零件時所得的數(shù)據(jù)和在假設(shè)情況下計算得出的結(jié)果相對比。然而在實際操作中，數(shù)控機床本身是一個大型的裝置結(jié)構(gòu)，不能準確的確定溫度敏感點是否能夠在加工處理零件時保持不變，因此對數(shù)控機床的溫度敏感點確定更加困難。而根據(jù)Leaderway-V450型數(shù)控機床來采取現(xiàn)場實踐分析，運用不同的檢測方法來檢測模型中溫度敏感點的位置，得出的結(jié)果還是與計算相差甚遠，且這樣得出的預(yù)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不強。因此，溫度敏感點會在數(shù)控機床的操作中一直變化，要想確定模型數(shù)據(jù)預(yù)測的準確性就需要研究好數(shù)控機床的熱誤差補償技術(shù)。

2.數(shù)控機床溫度敏感點變動性分析

以Leaderway-V450型數(shù)控機床為例，在進行溫度敏感點測試時，需要建立數(shù)學模型。需要溫度傳感器的位置放在不同的機床軸端來測量發(fā)熱情況并做好記錄登記。同時為了減少預(yù)測數(shù)據(jù)的誤差，還要對不同時間段來收集數(shù)據(jù)。通過多批數(shù)據(jù)的對比分析，再結(jié)合實驗中的溫度變化等因素來探討預(yù)測中溫度敏感點數(shù)據(jù)。在運用機床熱誤差技術(shù)時，溫度的變量選擇也相當重要，如果沒有選取恰當，就無法在后續(xù)的機床溫度敏感點測試上找到真正的變化規(guī)律。在最初的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)選取上，也要以建模形式為主。傳統(tǒng)的溫度敏感點分析以試湊法為主，這樣不僅消耗了大量的實驗時間，還是對傳感器資源的不合理利用。因此對數(shù)控機床的敏感點預(yù)測應(yīng)該先基于理論數(shù)據(jù)的計算，將傳感范圍盡量縮小，這樣能有效提高檢測數(shù)據(jù)的工作效率，還能提升最后預(yù)測數(shù)據(jù)的準確性。

3.數(shù)控機床溫度敏感點的變動性的影響

在機床的溫度敏感點測試中，選擇正確的傳感器位置是熱誤差補償技術(shù)的核心領(lǐng)域和需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。溫度敏感點的變化將會影響數(shù)學建模中數(shù)據(jù)參考價值。這個數(shù)據(jù)建模中的數(shù)據(jù)資源能夠幫助數(shù)控機床加工更加復(fù)雜精密的零件，也是有效提升我國機電一體化水平的關(guān)鍵技術(shù)。隨著近年來各國工業(yè)化水平不斷提高，對于數(shù)控加工技術(shù)要求更加先進和精密。要科技的前沿更加要注重改善數(shù)控機床對于部件加工的精良程度，為其他工業(yè)的發(fā)展提供良好的加工環(huán)節(jié)。

通過分析可以知道，傳感器的溫度變化帶來機床溫度敏感點的變動會對熱誤差補償技術(shù)建模預(yù)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，也會影響數(shù)據(jù)的準確使用。而通過溫度敏感點的選擇是可以改善熱誤差補償建模的準確性的。因此要在理論計算的基礎(chǔ)上，確定好傳感器的位置范圍，通過整體統(tǒng)計數(shù)據(jù)來采用盡可能少的傳感器來測量建模所需的數(shù)據(jù)，同時只要保證最終熱誤差補償技術(shù)中得到的建模數(shù)據(jù)誤差小，就能綜合的將數(shù)控機床用于其他產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中，其預(yù)測的數(shù)據(jù)準確度越高，能夠?qū)崿F(xiàn)的經(jīng)濟效益就會越顯著，同時在以后的測量溫度敏感點上，要更加綜合考慮經(jīng)濟和其他因素，同時對傳感器的選取應(yīng)用上也要加以區(qū)別。

結(jié)束語

熱誤差補償技術(shù)是影響數(shù)控機床加工的重要方面，這對溫度敏感點的變動性測量同樣有影響。由于加工材料的不確定以及加工周圍環(huán)境變化影響，因此需要在收集建模數(shù)據(jù)變量時要采用溫度敏感點來衡量整個機床溫度場的變化情況，以此來保證機床加工的部件能夠減小誤差，降低加工成本，使數(shù)據(jù)機床加工的效果更加優(yōu)化。

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（作者單位：湖北工程職業(yè)學院）