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出版者:天津科学技术出版社

作者:才宏大

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-07-01

价格:30.0

装帧:

isbn号码:9787530830581

丛书系列:

图书标签:

• 数控机床
• 维修技术
• 实用
• 机床维修
• 数控技术
• 工业维修
• 机械制造
• 故障诊断
• 维修指南
• 机电一体化

好的，这里有一份关于《高精度机械加工中的热误差补偿技术》的图书简介，内容详实，力求自然流畅： --- 《高精度机械加工中的热误差补偿技术》 内容简介 在现代精密制造领域，尤其是在航空航天、高端模具、医疗器械和微电子等对尺寸精度和表面质量要求达到纳米甚至亚纳米级别的加工任务中，热误差已成为制约加工精度最主要的因素之一。本专著《高精度机械加工中的热误差补偿技术》系统、深入地剖析了机床运行过程中产生的复杂热物理现象及其对加工精度的实际影响，并全面介绍了当前主流和前沿的热误差建模、测量与实时补偿方法。 本书旨在为机床研发人员、工艺工程师、设备维护技术人员以及相关专业的研究生和教师提供一本全面且具有极高实用价值的参考手册。它不仅停留在理论层面，更侧重于工程实践中的问题解决和技术应用。 第一部分：热误差的根源与机理分析 本部分首先奠定了理解热误差补偿技术的基础。我们详细探讨了高精度数控机床（特别是五轴及以上复杂结构机床）内部的主要发热源，包括但不限于：主轴组件（轴承摩擦、驱动电机）、进给系统（滚珠丝杠、导轨副）、液压和润滑系统、切削过程本身产生的热量，以及环境温度波动。 通过引入有限元分析（FEA）和流固耦合（FSI）方法，本书清晰地阐述了热源如何在机床结构中进行传导、对流和辐射，最终导致关键几何位置——刀具尖端和工件表面——的瞬态和稳态位移偏差。书中详尽分析了不同结构（如静压导轨与滚动导轨，内装式与外装式电机）对热漂移特性的影响差异，并给出了计算热刚度矩阵的基础模型。 第二部分：热误差的测量与建模方法 精准的测量是有效补偿的前提。本书投入大量篇幅介绍了用于监测和量化热误差的先进技术。 在测量技术方面，我们涵盖了从传统接触式测量（如高精度LVDT）到现代非接触式测量（如激光跟踪仪、红外热成像仪、光纤光栅传感器）的全面应用。特别强调了在线、同步、分布式测量方案的设计原则，旨在捕捉机床在实际动态工作状态下的热响应。 在热误差建模方面，本书系统梳理了三种主要的建模范式： 1. 物理建模法（White-Box）： 基于结构的热传导方程和傅里叶定律，结合机床结构参数和材料属性，建立精确的热-力耦合模型。书中提供了如何简化复杂模型以满足实时计算需求的工程化步骤。 2. 数据驱动建模法（Black-Box）： 重点介绍了系统辨识理论在热误差补偿中的应用。详细阐述了ARX模型、状态空间模型以及引入神经网络（如LSTM、GRU）处理非线性、时滞特性的方法。对于传感器数据稀疏或环境干扰严重的情况，这些方法提供了强大的泛化能力。 3. 混合建模法（Gray-Box）： 结合物理规律对主要热路径进行约束，利用实际运行数据对模型中的未知参数（如摩擦系数、热边界条件）进行优化辨识，实现精度与效率的最佳平衡。 第三部分：实时热误差补偿技术与应用 这是全书的核心和实践指南部分，着重于如何将建立的模型转化为可执行的补偿策略。 1. 离线补偿策略： 涵盖了传统的查表法和基于热模拟的宏观补偿方案。我们讨论了如何构建“热补偿数据库”，并分析了机床在不同加工任务（例如，长时间恒定转速加工与频繁启停的钻孔加工）下的补偿策略差异。 2. 在线实时补偿： 针对动态加工环境，本书深入探讨了闭环控制系统下的前馈补偿算法。重点介绍了Smith预估器和预测控制（MPC）在处理热误差带来的动态延迟和超调方面的应用。讨论了补偿算法的计算效率与机床控制系统（如FANUC, Siemens, Heidenhain）接口的实现细节。 3. 主轴热变形的自适应补偿： 针对主轴径向和轴向热漂移的耦合特性，提出了基于多点激光干涉仪反馈的补偿框架。书中提供了详细的坐标系转换和误差映射流程，确保补偿向量能准确地投射到刀具中心点（TCP）。 4. 冷却系统的优化与集成： 除了误差补偿本身，本书还探讨了如何通过优化机床内部冷却液循环、优化润滑油散热设计等方式从源头上降低热负荷，并讨论了冷却系统状态与热补偿模型的联动控制。 第四部分：典型案例分析与未来展望 本部分通过对高精度曲轴磨削机床和大型五轴叶片铣削中心的热误差补偿案例进行剖析，展示了理论方法的实际工程效果。通过对比补偿前后的加工误差分布图和几何偏差曲线，读者可以直观地感受到热误差补偿技术的显著价值。 最后，展望了该领域未来的发展方向，包括基于机器学习的故障预警与热漂移预测、全自动热性能标定流程以及超精密加工中的极端环境热管理等前沿课题。 本书的特点： 深度与广度兼备： 既有扎实的物理基础，又有前沿的智能算法应用。 工程导向： 提供了大量的流程图、算法伪代码和实际案例数据，便于工程师直接参考和实施。 结构清晰： 从“为什么有热误差”到“如何测量它”再到“如何消除它”，逻辑严密，层层递进。 《高精度机械加工中的热误差补偿技术》是精密装备制造业提升产品质量、实现更高精度目标不可或缺的技术宝典。

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