三軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差測(cè)量軟件與實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-15 17:53
數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的“工作母機(jī)”,是衡量裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志,其精度對(duì)零件實(shí)現(xiàn)高精度加工與精密制造尤為關(guān)鍵。直線導(dǎo)軌是數(shù)控機(jī)床的重要運(yùn)動(dòng)組成部分,在單直線軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總是存在六個(gè)自由度的幾何運(yùn)動(dòng)誤差,包括定位誤差、兩個(gè)直線度誤差、三個(gè)繞軸的角度誤差(俯仰角、偏擺角和滾轉(zhuǎn)角),對(duì)于數(shù)控機(jī)床三直線軸還存在三個(gè)軸之間的垂直度誤差,共有21項(xiàng)幾何誤差參量。實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、全誤差參數(shù)的測(cè)量具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值,成為研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。馮其波課題組提出了針對(duì)數(shù)控機(jī)床三直線軸21項(xiàng)幾何誤差的1步安裝3步測(cè)量的快速、高精度、全參數(shù)測(cè)量方法,并研制了測(cè)量系統(tǒng)。針對(duì)課題組所研制的基于單根保偏光纖的激光干涉與激光準(zhǔn)直結(jié)合的數(shù)控機(jī)床三直線軸21項(xiàng)幾何運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)量系統(tǒng),本論文綜合分析了國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究方法和測(cè)量軟件的設(shè)計(jì)情況,開(kāi)展了誤差測(cè)量軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作,在VC++編程環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)整、實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集和保存、誤差評(píng)定、誤差圖形繪制等功能,并在大河數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),獲得了三個(gè)直線軸的21項(xiàng)幾何誤差。
【文章來(lái)源】:北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1單軸六自由度幾何運(yùn)動(dòng)誤差定義??Fure.1-1nisxrreemmerc?mnrorei
標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容規(guī)定[2],對(duì)于一臺(tái)典型的三軸加工中心來(lái)說(shuō),移動(dòng)部件在單直線導(dǎo)??軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),因?yàn)闄C(jī)床在安裝和制造過(guò)程中存在誤差,因此總是有六個(gè)自由度的??幾何運(yùn)動(dòng)誤差。如圖1-1所示,圖中包含沿軸向的位置誤差ZZ,兩個(gè)垂直軸向??的水平和豎直直線度誤差XX、YY,以及繞三個(gè)直線軸上的俯仰角(Pitch)、??偏擺角(Yaw)和滾轉(zhuǎn)角(Roll)的誤差;同時(shí)任意兩個(gè)軸之間還存在三個(gè)垂直??角度的誤差,則數(shù)控機(jī)床三個(gè)直線軸共有21項(xiàng)幾何運(yùn)動(dòng)的誤差參量[3]。由于各??項(xiàng)誤差參數(shù)將直接影響機(jī)床設(shè)備的加工和測(cè)量精度,因此,對(duì)各誤差項(xiàng)進(jìn)行準(zhǔn)確??測(cè)量就顯得非常重要。??對(duì)于先進(jìn)制造與裝配行業(yè)來(lái)說(shuō),縮短上述21項(xiàng)幾何運(yùn)動(dòng)誤差的檢定周期,??保證零部件的正常加工生產(chǎn)過(guò)程,保證產(chǎn)品的量產(chǎn)高效性尤為重要。因此,提出??一種高精度、快速高效率、全誤差參數(shù)的幾何運(yùn)動(dòng)誤差同時(shí)測(cè)量方法,并研制出??相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器,對(duì)高端數(shù)控機(jī)床這類精密加工設(shè)備高精度的檢測(cè),并通過(guò)建立??補(bǔ)償模型來(lái)提高加工和制造精度
2)?XL激光單頻干涉儀??激光干涉儀的測(cè)量方法是利用激光干涉和多普勒頻差原理進(jìn)行直接測(cè)量,因??此測(cè)量精度相對(duì)較高。對(duì)各自由度誤差的測(cè)量原理如圖1-4所示。圖1-4?(a)為??位置誤差的測(cè)量原理圖,圖1-4?(b)為二維直線度誤差的測(cè)量原理圖,圖1-4?(c)??為偏擺角、俯仰角的測(cè)量原理圖。????呑??LM?10???????ST-"??Laser???■■?^?///^?????,?-pr??/?N??Beamsplitter?1??Retroreflector??(Moving-Attached?Machine?Table)??(a)位置誤差測(cè)量原理圖????—??LM?10?Laser?X?/=:?id?/??——?ivr^—V??一千涉儀?反射棱鏡??(b)直線度誤差測(cè)量原理圖??Attached?to?Machine?Spindle?? ̄7\?-?-?-?'、??,.i?>?、?Axis?of?Rotation??LM?】0????^?-V??Laser???????\Z??Angular?Interferometer
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]虛擬儀器在評(píng)定直線度誤差實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 萬(wàn)文. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2018(11)
[2]數(shù)控機(jī)床空間幾何誤差測(cè)量研究進(jìn)展[J]. 楊婧,馮其波. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]平面直線度誤差評(píng)定中最小包容區(qū)域法算法的研究[J]. 李新,石峰. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2016(12)
[4]數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的探討[J]. 劉玲,張奕. 裝備制造技術(shù). 2015(02)
[5]基于MFC串口連續(xù)通信的簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)[J]. 鄧啟亮,徐立濤,栗旭光. 電子科技. 2014(02)
[6]基于MFC的繪圖軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黃琛. 電腦知識(shí)與技術(shù). 2013(10)
[7]基于RGB的顏色辨識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 高富強(qiáng),李嶺,安康. 傳感器與微系統(tǒng). 2012(10)
[8]基于VC++實(shí)現(xiàn)串口通信的方法[J]. 王坤,高贇. 信息化研究. 2010(10)
[9]多自由度誤差同時(shí)測(cè)量中的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法[J]. 曹睿,張斌,馮其波,方恒楚,由鳳玲. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2008(12)
[10]評(píng)定直線度誤差的最小二乘法與最小包容區(qū)域法精度之比較[J]. 黃富貴,崔長(zhǎng)彩. 光學(xué)精密工程. 2007(06)
博士論文
[1]數(shù)控機(jī)床綜合幾何誤差的建模及補(bǔ)償研究[D]. 李小力.華中科技大學(xué) 2006
[2]數(shù)控機(jī)床幾何誤差測(cè)量及誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究[D]. 劉煥牢.華中科技大學(xué) 2005
碩士論文
[1]五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差辨識(shí)與補(bǔ)償[D]. 姚向凱.北京交通大學(xué) 2015
[2]激光外差干涉直線度及其位置測(cè)量系統(tǒng)的研制[D]. 張華葉.浙江理工大學(xué) 2012
[3]短距無(wú)線通信及USB接口系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[D]. 梁得勝.西北工業(yè)大學(xué) 2005
[4]藍(lán)牙無(wú)線通信原理及應(yīng)用研究[D]. 趙玉亭.西北工業(yè)大學(xué) 2003
本文編號(hào):3286184
【文章來(lái)源】:北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1單軸六自由度幾何運(yùn)動(dòng)誤差定義??Fure.1-1nisxrreemmerc?mnrorei
標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容規(guī)定[2],對(duì)于一臺(tái)典型的三軸加工中心來(lái)說(shuō),移動(dòng)部件在單直線導(dǎo)??軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),因?yàn)闄C(jī)床在安裝和制造過(guò)程中存在誤差,因此總是有六個(gè)自由度的??幾何運(yùn)動(dòng)誤差。如圖1-1所示,圖中包含沿軸向的位置誤差ZZ,兩個(gè)垂直軸向??的水平和豎直直線度誤差XX、YY,以及繞三個(gè)直線軸上的俯仰角(Pitch)、??偏擺角(Yaw)和滾轉(zhuǎn)角(Roll)的誤差;同時(shí)任意兩個(gè)軸之間還存在三個(gè)垂直??角度的誤差,則數(shù)控機(jī)床三個(gè)直線軸共有21項(xiàng)幾何運(yùn)動(dòng)的誤差參量[3]。由于各??項(xiàng)誤差參數(shù)將直接影響機(jī)床設(shè)備的加工和測(cè)量精度,因此,對(duì)各誤差項(xiàng)進(jìn)行準(zhǔn)確??測(cè)量就顯得非常重要。??對(duì)于先進(jìn)制造與裝配行業(yè)來(lái)說(shuō),縮短上述21項(xiàng)幾何運(yùn)動(dòng)誤差的檢定周期,??保證零部件的正常加工生產(chǎn)過(guò)程,保證產(chǎn)品的量產(chǎn)高效性尤為重要。因此,提出??一種高精度、快速高效率、全誤差參數(shù)的幾何運(yùn)動(dòng)誤差同時(shí)測(cè)量方法,并研制出??相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器,對(duì)高端數(shù)控機(jī)床這類精密加工設(shè)備高精度的檢測(cè),并通過(guò)建立??補(bǔ)償模型來(lái)提高加工和制造精度
2)?XL激光單頻干涉儀??激光干涉儀的測(cè)量方法是利用激光干涉和多普勒頻差原理進(jìn)行直接測(cè)量,因??此測(cè)量精度相對(duì)較高。對(duì)各自由度誤差的測(cè)量原理如圖1-4所示。圖1-4?(a)為??位置誤差的測(cè)量原理圖,圖1-4?(b)為二維直線度誤差的測(cè)量原理圖,圖1-4?(c)??為偏擺角、俯仰角的測(cè)量原理圖。????呑??LM?10???????ST-"??Laser???■■?^?///^?????,?-pr??/?N??Beamsplitter?1??Retroreflector??(Moving-Attached?Machine?Table)??(a)位置誤差測(cè)量原理圖????—??LM?10?Laser?X?/=:?id?/??——?ivr^—V??一千涉儀?反射棱鏡??(b)直線度誤差測(cè)量原理圖??Attached?to?Machine?Spindle?? ̄7\?-?-?-?'、??,.i?>?、?Axis?of?Rotation??LM?】0????^?-V??Laser???????\Z??Angular?Interferometer
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]虛擬儀器在評(píng)定直線度誤差實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 萬(wàn)文. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2018(11)
[2]數(shù)控機(jī)床空間幾何誤差測(cè)量研究進(jìn)展[J]. 楊婧,馮其波. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]平面直線度誤差評(píng)定中最小包容區(qū)域法算法的研究[J]. 李新,石峰. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2016(12)
[4]數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的探討[J]. 劉玲,張奕. 裝備制造技術(shù). 2015(02)
[5]基于MFC串口連續(xù)通信的簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)[J]. 鄧啟亮,徐立濤,栗旭光. 電子科技. 2014(02)
[6]基于MFC的繪圖軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黃琛. 電腦知識(shí)與技術(shù). 2013(10)
[7]基于RGB的顏色辨識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 高富強(qiáng),李嶺,安康. 傳感器與微系統(tǒng). 2012(10)
[8]基于VC++實(shí)現(xiàn)串口通信的方法[J]. 王坤,高贇. 信息化研究. 2010(10)
[9]多自由度誤差同時(shí)測(cè)量中的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法[J]. 曹睿,張斌,馮其波,方恒楚,由鳳玲. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2008(12)
[10]評(píng)定直線度誤差的最小二乘法與最小包容區(qū)域法精度之比較[J]. 黃富貴,崔長(zhǎng)彩. 光學(xué)精密工程. 2007(06)
博士論文
[1]數(shù)控機(jī)床綜合幾何誤差的建模及補(bǔ)償研究[D]. 李小力.華中科技大學(xué) 2006
[2]數(shù)控機(jī)床幾何誤差測(cè)量及誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究[D]. 劉煥牢.華中科技大學(xué) 2005
碩士論文
[1]五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差辨識(shí)與補(bǔ)償[D]. 姚向凱.北京交通大學(xué) 2015
[2]激光外差干涉直線度及其位置測(cè)量系統(tǒng)的研制[D]. 張華葉.浙江理工大學(xué) 2012
[3]短距無(wú)線通信及USB接口系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[D]. 梁得勝.西北工業(yè)大學(xué) 2005
[4]藍(lán)牙無(wú)線通信原理及應(yīng)用研究[D]. 趙玉亭.西北工業(yè)大學(xué) 2003
本文編號(hào):3286184
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