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Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 9-12/2019

07.05.2019 | ORIGINAL ARTICLE

The modeling method on thermal expansion of CNC lathe headstock in vertical direction based on MOGA

verfasst von: Ruisheng Hou, Hongyang Du, Zongzhuo Yan, Wenbin Yu, Tao Tao, Xuesong Mei

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 9-12/2019

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Abstract

Thermal errors often occur in spindle system due to the changing of ambient temperature and/or inner or outer heat sources of machine tools (MTs), which is the major factor restricting the machine accuracy. Therefore, constructing compensation models with high accuracy and high robustness turn to be a cost-efficient approach for minimizing thermal error and improving machine accuracy. There are two categories of modeling methods for thermal errors so far, namely, physical-based method and empirical-based method. Each modeling method has its own merits and drawbacks. In this paper, a multi-objective genetic algorithm (MOGA) was used to combine the approximative physical model based on thermal expansion mechanism in vertical direction of numerical control (NC) lathe headstock with the accurate empirical model based on experimental data obtained from thermal performance test of spindle system. Consequently, a prediction model of thermal error in vertical direction of headstock with high accuracy and high robustness was obtained. The new model synthesized the advantages of the two types of modeling methods and showed relatively high accuracy and robustness. According to the results of a series of verification experiments on thermal performance of the spindle system under various ambient temperatures and different working conditions, the precision of prediction model has maintained above 74%.

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Literatur
19.
Zurück zum Zitat Horejš O, Mareš M, Hornych J (2014) A general approach to thermal error modelling of machine tools. Machines et usinage a grande vitesse (MUGV), Clermont Ferrand, France Horejš O, Mareš M, Hornych J (2014) A general approach to thermal error modelling of machine tools. Machines et usinage a grande vitesse (MUGV), Clermont Ferrand, France
23.
Zurück zum Zitat Yang S, Tao W (2006) Heat transfer theory (4ed.). Higher Education Press, Beijing Yang S, Tao W (2006) Heat transfer theory (4ed.). Higher Education Press, Beijing
24.
Zurück zum Zitat Incropera FP, DeWitt DP, Bergman TL (2014) Principles of heat and mass transfer. Wiley, New York Incropera FP, DeWitt DP, Bergman TL (2014) Principles of heat and mass transfer. Wiley, New York
30.
Metadaten
Titel
The modeling method on thermal expansion of CNC lathe headstock in vertical direction based on MOGA
verfasst von
Ruisheng Hou
Hongyang Du
Zongzhuo Yan
Wenbin Yu
Tao Tao
Xuesong Mei
Publikationsdatum
07.05.2019
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 9-12/2019
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-019-03728-9

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