發(fā)布時間：2017-11-02 23:01

  本文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌系統(tǒng)關(guān)鍵誤差建模與實(shí)時補(bǔ)償研究

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【摘要】：建立精確的數(shù)控機(jī)床綜合誤差補(bǔ)償模型是對機(jī)床誤差修正的前提和基礎(chǔ),現(xiàn)有誤差建模與修正方法缺少充分考慮誤差相關(guān)性和抵償性影響。堆棧式工作臺的導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差不容忽視,其中某一方向?qū)к壪到y(tǒng)誤差的影響是二維的；數(shù)控機(jī)床測量系統(tǒng)零點(diǎn)位置會隨著床身熱變形而產(chǎn)生漂移,因此急需建立穩(wěn)定的建模參考點(diǎn)；傳統(tǒng)分析阿貝誤差的方法以測量系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn),實(shí)際由于導(dǎo)軌系統(tǒng)誤差的存在,工作臺旋轉(zhuǎn)中心是時變的。因此本文有必要在這些方面作進(jìn)一步深入研究。本文根據(jù)形體熱變形理論,提出熱變形誤差臨界點(diǎn)理論。用于改進(jìn)光柵尺的固定方式,消除機(jī)床床身熱變形對光柵尺的附加影響,確保光柵尺在待測方向遵循熱脹冷縮的規(guī)律自由伸縮。利用熱變形誤差臨界點(diǎn)坐標(biāo)值、溫度變量和光柵尺材料熱膨脹系數(shù)建立光柵系統(tǒng)零位熱漂移誤差和示值誤差預(yù)測模型。為研究導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差產(chǎn)生原理及其相關(guān)性,本文以一臺通用型三軸數(shù)控機(jī)床BV75為例,分析了各軸向阿貝誤差計算方法并建立模型,堆棧式結(jié)構(gòu)的Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)誤差會傳遞至X軸導(dǎo)軌系統(tǒng)使其產(chǎn)生附加阿貝誤差。另外,傳統(tǒng)分析阿貝誤差的方法認(rèn)為工作臺的旋轉(zhuǎn)中心是固定不變的,該方法計算的阿貝臂與實(shí)際大小不符,因此提出導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬時運(yùn)動中心理論,用于精確修正各方向阿貝臂。本文以多體系統(tǒng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ),綜合考慮光柵測量誤差、導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差以及誤差相關(guān)性、抵償性對機(jī)床總誤差的影響,建立了符合實(shí)際工況的數(shù)控機(jī)床綜合誤差補(bǔ)償模型。本文利用雙頻激光干涉儀測量導(dǎo)軌系統(tǒng)的線性位移定位誤差、偏擺角誤差和俯仰角誤差,完成了導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差補(bǔ)償試驗(yàn)。該方案將線性位移定位誤差最大值450μm降低到-10μm,定位精度提高45倍,補(bǔ)償效果明顯。利用ANSYS軟件仿真分析光柵尺在兩種不同固定方式下的熱變形情況,結(jié)果驗(yàn)證了基于熱變形誤差臨界點(diǎn)固定方式下的光柵尺熱變形不受機(jī)床的附加影響,為建立測量誤差補(bǔ)償模型提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控機(jī)床 阿貝誤差 瞬時運(yùn)動中心 熱變形誤差臨界點(diǎn) 多體系統(tǒng) 誤差建模
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 課題背景及研究意義12
• 1.2 數(shù)控機(jī)床誤差研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題來源15
• 1.4 課題主要內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-18
• 2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差及相關(guān)性分析18-28
• 2.1 數(shù)控機(jī)床幾何誤差分析18-19
• 2.2 Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)單向運(yùn)動二維阿貝誤差分析19-25
• 2.2.1 Y軸導(dǎo)軌單向運(yùn)動引起的Y方向阿貝誤差分析20-22
• 2.2.2 Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)角度誤差對X軸導(dǎo)軌系統(tǒng)相關(guān)性分析22-23
• 2.2.3 Y軸導(dǎo)軌單向運(yùn)動引起的X方向阿貝誤差分析23-25
• 2.3 Z軸導(dǎo)軌系統(tǒng)一維阿貝誤差分析25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 3 數(shù)控機(jī)床熱變形誤差臨界點(diǎn)和瞬時運(yùn)動中心的確定及應(yīng)用28-42
• 3.1 熱變形誤差臨界點(diǎn)介紹28-29
• 3.2 熱變形誤差臨界點(diǎn)應(yīng)用29-34
• 3.2.1 光柵測量系統(tǒng)傳統(tǒng)固定方式29-30
• 3.2.2 熱變形誤差臨界點(diǎn)位置確定方法30
• 3.2.3 數(shù)控機(jī)床熱變形分析方法及步驟30-33
• 3.2.4 數(shù)控機(jī)床熱變形結(jié)果分析33-34
• 3.3 光柵測量系統(tǒng)零位熱漂移誤差及示值誤差補(bǔ)償模型34-35
• 3.4 基于導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬時運(yùn)動中心的阿貝誤差分析35-40
• 3.4.1 基于偏擺瞬心的偏擺阿貝誤差分析36-37
• 3.4.2 基于俯仰瞬心的俯仰阿貝誤差分析37-38
• 3.4.3 基于滾轉(zhuǎn)瞬心的滾轉(zhuǎn)阿貝誤差分析38-39
• 3.4.4 基于導(dǎo)軌系統(tǒng)運(yùn)動瞬心的綜合阿貝誤差分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 數(shù)控機(jī)床綜合誤差建模42-72
• 4.1 機(jī)床運(yùn)動鏈分析42-44
• 4.2 機(jī)床運(yùn)動鏈的齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分析44-65
• 4.2.1 機(jī)床坐標(biāo)系的設(shè)定44-45
• 4.2.2 基于Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的工件運(yùn)動鏈1的齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分析45-50
• 4.2.3 基于X軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的工件運(yùn)動鏈2的齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分析50-56
• 4.2.4 基于Z軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的刀具運(yùn)動鏈的齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分析56-65
• 4.3 綜合誤差模型建立65-71
• 4.3.1 基于Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的工件運(yùn)動鏈1的誤差模型建立65-67
• 4.3.2 基于X軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的工件運(yùn)動鏈2的誤差模型建立67-68
• 4.3.3 基于Z軸導(dǎo)軌系統(tǒng)瞬心的刀具運(yùn)動鏈的誤差模型建立68-70
• 4.3.4 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌系統(tǒng)綜合誤差模型建立70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 5 試驗(yàn)及結(jié)果分析72-88
• 5.1 導(dǎo)軌系統(tǒng)阿貝誤差驗(yàn)證試驗(yàn)72-79
• 5.1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計及測量數(shù)據(jù)72-76
• 5.1.2 俯仰阿貝誤差修正76-78
• 5.1.3 偏擺阿貝誤差修正78-79
• 5.2 進(jìn)給速度對導(dǎo)軌系統(tǒng)誤差影響試驗(yàn)79-83
• 5.2.1 進(jìn)給速度對線性位移定位誤差影響試驗(yàn)79-81
• 5.2.2 進(jìn)給速度對角度誤差影響試驗(yàn)81-83
• 5.3 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌系統(tǒng)三維熱變形誤差臨界點(diǎn)仿真試驗(yàn)83-86
• 5.3.1 傳統(tǒng)固定方式下光柵測量系統(tǒng)熱變形仿真83-84
• 5.3.2 熱變形誤差臨界點(diǎn)固定方式下光柵測量系統(tǒng)熱變形仿真84-85
• 5.3.3 兩種固定方式下光柵尺熱變形誤差比較85-86
• 5.4 本章小結(jié)86-88
• 結(jié)論與展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-96
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果96

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本文編號：1133524