發(fā)布時(shí)間：2018-05-28 06:05

  本文選題：大型五軸機(jī)床 + 空間精度��； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在航空航天制造業(yè)中,存在著大量不同類型的大尺寸復(fù)雜零件,相對(duì)于小型機(jī)床而言,大型五軸數(shù)控機(jī)床由于其工作空間范圍大、結(jié)構(gòu)靈活,在加工這類零件時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。然而大型機(jī)床往往受到自身制造、裝配等精度的限制,導(dǎo)致其在進(jìn)行超精密加工時(shí)無法滿足精度要求,而機(jī)床空間精度作為各誤差源在機(jī)床系統(tǒng)中的綜合體現(xiàn),能很好的反映大型機(jī)床在全工作空間域的精度,并為機(jī)床精度補(bǔ)償提供依據(jù)。因此,本文以提高大型五軸數(shù)控機(jī)床空間精度為目的,開展了空間精度的檢測、建模等相關(guān)研究。具體內(nèi)容如下:(1)首先開展空間誤差源分析,定義了空間精度的表示方法。結(jié)合大型五軸機(jī)床工作空間特征,選擇API激光跟蹤儀作為檢測儀器,研究其相關(guān)檢測原理,包括三維位置坐標(biāo)測量原理以及轉(zhuǎn)站測量原理等。根據(jù)五軸機(jī)床空間精度特征,設(shè)計(jì)了空間位姿精度的檢測方案。借用機(jī)器人學(xué)中工作空間的概念,采用蒙特卡洛法,分析了五軸數(shù)控機(jī)床的工作空間。(2)基于GPS原理,采用激光跟蹤儀,設(shè)計(jì)了五軸數(shù)控機(jī)床“多站法”空間位姿精度優(yōu)化檢測方案。在工作空間分析的基礎(chǔ)上,研究了空間測點(diǎn)生成算法,獲得了機(jī)床工作空間的測點(diǎn)�；谶z傳算法分別優(yōu)化了激光跟蹤儀在測量過程中的設(shè)站和空間位姿檢測路徑,保證了測量精度,并提高了測量效率。(3)采用多項(xiàng)式函數(shù)擬合出各單項(xiàng)誤差在機(jī)床各軸任意位置處的誤差值,結(jié)合多體運(yùn)動(dòng)學(xué)建立的機(jī)床空間位姿模型,計(jì)算出特定位置的機(jī)床位姿向量,與激光跟蹤儀檢測出的相應(yīng)位置處的位姿數(shù)據(jù)相比較,得到差異向量,運(yùn)用LM算法,辨識(shí)出了各單項(xiàng)誤差擬合多項(xiàng)式系數(shù),預(yù)測了五軸機(jī)床在全工作空間域的位姿精度。實(shí)現(xiàn)了大型五軸數(shù)控機(jī)床空間精度建模。(4)基于MATLAB GUI開發(fā)了大型五軸機(jī)床空間精度建模及預(yù)測軟件,設(shè)計(jì)出不同的功能模塊,實(shí)現(xiàn)了算法的軟件化應(yīng)用。
[Abstract]:In the aerospace manufacturing industry, there are a large number of large and complex parts of different types. Compared with small machine tools, large five-axis CNC machine tools have a wide workspace and flexible structure. There are obvious advantages in processing this kind of parts. However, large machine tools are often limited by their own manufacturing, assembly and other precision, resulting in their ultra-precision machining can not meet the accuracy requirements, and the machine tool spatial accuracy as a comprehensive reflection of the error sources in the machine tool system. It can well reflect the precision of large machine tool in the whole workspace, and provide the basis for the accuracy compensation of machine tool. Therefore, the purpose of this paper is to improve the spatial accuracy of large five axis CNC machine tools, and research on spatial accuracy detection and modeling is carried out. The main contents are as follows: 1) first, the spatial error source analysis is carried out, and the representation method of spatial precision is defined. Based on the workspace characteristics of a large five-axis machine tool, API laser tracker is selected as the testing instrument, and the related detection principles, including the three-dimensional position coordinate measurement principle and the transfer station measurement principle, are studied. According to the spatial accuracy characteristics of five-axis machine tools, the detection scheme of spatial pose accuracy is designed. Based on the concept of workspace in robotics and the Monte Carlo method, the workspace of five-axis CNC machine tool is analyzed. Based on the principle of GPS, the laser tracker is used. In this paper, a five-axis NC machine tool "multi-station method" is designed to optimize the precision of position and pose. On the basis of workspace analysis, the algorithm of generating space measurement points is studied, and the measuring points of machine tool workspace are obtained. Based on genetic algorithm, the station setting and space pose detection path of laser tracker in the measurement process are optimized, and the measurement accuracy is ensured. The measurement efficiency is improved. The polynomial function is used to fit the errors at any position of each axis of the machine tool, and the position and pose vector of the machine tool at a specific position is calculated by combining the space pose model of the machine tool established by multi-body kinematics. Compared with the position and pose data of the corresponding position detected by laser tracker, the difference vector is obtained. By using LM algorithm, the fitting polynomial coefficients of each single error are identified, and the pose accuracy of the five-axis machine tool in the whole workspace domain is predicted. The spatial precision modeling and prediction software of large five-axis CNC machine tool is developed based on MATLAB GUI. Different function modules are designed and the software application of the algorithm is realized.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG659

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本文編號(hào)：1945601