在基礎制造裝備領域,五軸數(shù)控機床由于其優(yōu)越的加工性能而顯得越來越重要。五軸數(shù)控機床包括移動軸和旋轉軸,對于移動軸幾何誤差的測量與建模已有相對比較成熟的理論和方法,而對于旋轉軸,目前缺少一種系統(tǒng)的研究方案。為此,本課題致力于研究五軸加工中心旋轉軸幾何誤差測量和建模,并進行幾何誤差測量實驗,為改善機床精度奠定基礎。本文開展了以下研究內(nèi)容:（1）提出了五軸數(shù)控機床單旋轉軸和雙旋轉軸幾何誤差測量實驗方案。一種是利用標準軸測量工作臺中心定位孔的三項跳動誤差;另一種是利用雷尼紹XL-80激光干涉儀測量旋轉工作臺的轉角定位誤差、軸向竄動誤差以及徑向跳動誤差。通過幾何誤差辨識方法將其轉化為C旋轉軸的六項基本幾何誤差。標準軸測量結果作為修正激光測量誤差的參考,從而得到激光干涉儀測量方案所引入誤差大小,為提高誤差測量精度提供理論依據(jù)。利用雷尼紹XL-80激光干涉儀設計了同時測量兩個旋轉軸的4項位置誤差以及4項垂直度誤差測量實驗方案,為后續(xù)研究五軸加工中心其它運動軸的誤差測量方案以及機床幾何誤差補償?shù)於死碚摶A。（2）基于微分變換法建立數(shù)控機床41項幾何誤差、BC雙旋轉軸20項幾何誤差數(shù)學模型。首先,在齊... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

BC混合式

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-7-機床空間綜合誤差，并且進行了加工中心的誤差靈敏度分析，以三軸加工中心和五軸聯(lián)動數(shù)控機床為實例，進行了誤差建模以及兩者的誤差靈敏度對比。1.2.3五軸機床幾何誤差測量研究現(xiàn)狀五軸數(shù)控機床幾何誤差綜合數(shù)學模型的精度高低取決于相應的空間誤差建模方法的準確性以及誤差測量方法的精度，而幾何誤差測量是利用高精度測量儀器設計相應的測量方法對機床的空間誤差進行測量辨識，因此所使用的測量方法與測量儀器的精度直接影響到數(shù)控機床幾何誤差精度預測�？v觀目前國內(nèi)外現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀可知，誤差辨識采用的測量儀器主要有激光干涉儀、球桿儀、激光跟蹤儀、R-test等。2000年，國外的Okafor等人利用Renishaw公司生產(chǎn)的He-Ne激光干涉儀配合溫度補償器進行三軸立式加工中心的精度表征，測量了在溫度變化情況下的線性位移誤差[8]和角度轉動誤差[9]兩部分，但是僅僅針對線性移動軸X、Y、Z的角度俯仰和扭擺誤差進行測量（如圖1-5所示），測量方案還需進一步完善。圖1-5測量角度誤差原理圖2013年，Lee等人[30]采用激光干涉儀檢測機床的垂直度誤差，并對測量過程中由于垂直度光學鏡組引入的阿貝誤差進行分析，采用相應的數(shù)學方法計算出阿貝誤差的大小，該方法可對機床全行程內(nèi)進行垂直度誤差精確測量[30]。同年，LeeKI等人[31]基于球桿儀檢測出五軸數(shù)控機床AC旋轉軸的與位置無關的4項垂直度誤差和4項位置誤差并進行了誤差補償實驗，通過測量辨識結果的標準不確定度分析來計算它們的置信區(qū)間，該方法只需兩種測量路徑即可

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-8-辨識出旋轉軸的2項垂直度項誤差和2項位置誤差，且整個測量過程只需運行單一被測旋轉軸，不會引入其它運動軸的幾何誤差。2015年，日本京都大學Ibaraki等人[32]基于多點定位原則結合4個激光跟蹤儀檢測出加工中心的三維空間誤差，檢測原理如圖1-6所示。通過相應的算法直接求得目標位置的三維坐標，接著根據(jù)坐標結果計算出幾何誤差模型中的誤差參數(shù)。該方法的不足之處是測量辨識結果會引入4個激光跟蹤儀的安裝誤差，存在一定的缺陷。該團隊又對校準五軸機床旋轉軸幾何誤差進行加工試驗[33]，設計了基于光學系統(tǒng)的旋轉軸幾何誤差測量方案[34]。Mchichi[35]使用SAMBA方法對五軸機床的幾何誤差進行校準。Dimovski[36]分析了每個幾何誤差對機床總位移誤差的影響。圖1-6多點定位測量法原理圖在旋轉軸的幾何誤差測量方面，2015年何振亞和傅建中等人[37]提出一種基于雙路激光的C旋轉工作臺6項基本幾何誤差測量方案，通過設計相應的光學鏡組安裝方案完成6項幾何誤差測量，但是沒有對轉臺儀的安裝誤差進行分析，有待于進一步完善。同年，何振亞[38]基于球桿儀設計了兩種不同測量路徑，在無需幾何誤誤差模型的基礎上即可辨識出機床C旋轉軸的轉角定位誤差，且通過仿真與實驗相結合的方式證明該方法的正確性。該方案的不足之處是未對球桿儀工具球的安裝誤差進行分析。2015年，吉林大學張恩忠等人[39]首先利用多體系統(tǒng)理論建立了研拋機床的空間誤差模型，接著采用RenishawXL-80激光干涉儀對幾何誤差進行測量辨識分析，指出誤差測量間距值對測量結果沒有影響，線性位移誤差對誤差模型影響較大，而角度轉動誤差基本影響不大。華中科技大學Yang等人[41]基于旋量理論提出一種數(shù)控機床旋轉軸與位置無關的幾何誤差辨識與修正方?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于球桿儀位姿的機床回轉臺幾何誤差辨識研究[J]. 梁瑩瑩,梁睿君,王慶倫,黃江峰.  機械與電子. 2017(02)
[2]基于圓檢驗的數(shù)控機床幾何誤差辨識[J]. 王民,李家富,昝濤,馬鋼建,周霜.  北京工業(yè)大學學報. 2017(01)
[3]光學自由曲面研拋機床的綜合誤差建模與補償[J]. 張恩忠,趙繼,冀世軍,林潔瓊,李剛.  光學精密工程. 2015(06)
[4]數(shù)控機床旋轉軸轉角定位誤差測量方法[J]. 何振亞,傅建中,徐月同.  浙江大學學報(工學版). 2015(05)
[5]基于激光跟蹤儀的五軸機床旋轉軸誤差測量[J]. 殷建,李明.  中國激光. 2015(04)
[6]基于切比雪夫多項式的數(shù)控機床幾何誤差參數(shù)化建模[J]. 郭然,付國強,孫磊,傅建中.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2015(05)
[7]車銑復合加工中心綜合誤差檢測及補償策略[J]. 謝春,張為民.  光學精密工程. 2014(04)
[8]基于空間誤差模型的加工中心幾何誤差辨識方法[J]. 粟時平,李圣怡,王貴林.  機械工程學報. 2002(07)
[9]可補償任意結構數(shù)控機床幾何誤差的通用后置處理[J]. 何耀雄,周云飛,周濟.  應用科學學報. 2002(01)

博士論文
[1]光學自由曲面多軸精密加工機床幾何誤差測量及補償方法[D]. 彭偉超.廣東工業(yè)大學 2018
[2]多軸精密數(shù)控機床誤差測量、綜合建模及補償技術的研究[D]. 張恩忠.吉林大學 2017
[3]基于效率優(yōu)化的五軸聯(lián)動機床幾何誤差測量及補償方法研究[D]. 蔣周翔.華中科技大學 2016
[4]基于指數(shù)積理論和坐標系微分運動關系的數(shù)控機床幾何誤差建模與補償方法研究[D]. 付國強.浙江大學 2016
[5]多軸數(shù)控機床準靜態(tài)空間誤差建模及誤差辨識方法研究[D]. 章婷.南京航空航天大學 2016
[6]五軸數(shù)控機床幾何與熱致空間誤差檢測辨識及模型研究[D]. 何振亞.浙江大學 2014
[7]多軸數(shù)控機床精度建模與誤差補償方法研究[D]. 粟時平.中國人民解放軍國防科學技術大學 2002

碩士論文
[1]基于R-test測量儀的五軸數(shù)控機床旋轉軸幾何誤差測量及辨識[D]. 張歷記.西南交通大學 2018
[2]五軸數(shù)控機床幾何誤差建模、檢測及補償[D]. 梁瑩瑩.南京航空航天大學 2017
[3]多軸數(shù)控機床幾何誤差辨識與補償技術研究[D]. 劉建軍.西南交通大學 2012



本文編號：3498022