在基礎(chǔ)制造裝備領(lǐng)域,五軸數(shù)控機(jī)床由于其優(yōu)越的加工性能而顯得越來(lái)越重要。五軸數(shù)控機(jī)床包括移動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)軸,對(duì)于移動(dòng)軸幾何誤差的測(cè)量與建模已有相對(duì)比較成熟的理論和方法,而對(duì)于旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸幾何誤差測(cè)量和建模,并進(jìn)行幾何誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn),為改善機(jī)床精度奠定基礎(chǔ)。本文開(kāi)展了以下研究?jī)?nèi)容:（1）提出了五軸數(shù)控機(jī)床單旋轉(zhuǎn)軸和雙旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案。一種是利用標(biāo)準(zhǔn)軸測(cè)量工作臺(tái)中心定位孔的三項(xiàng)跳動(dòng)誤差;另一種是利用雷尼紹XL-80激光干涉儀測(cè)量旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角定位誤差、軸向竄動(dòng)誤差以及徑向跳動(dòng)誤差。通過(guò)幾何誤差辨識(shí)方法將其轉(zhuǎn)化為C旋轉(zhuǎn)軸的六項(xiàng)基本幾何誤差。標(biāo)準(zhǔn)軸測(cè)量結(jié)果作為修正激光測(cè)量誤差的參考,從而得到激光干涉儀測(cè)量方案所引入誤差大小,為提高誤差測(cè)量精度提供理論依據(jù)。利用雷尼紹XL-80激光干涉儀設(shè)計(jì)了同時(shí)測(cè)量?jī)蓚�(gè)旋轉(zhuǎn)軸的4項(xiàng)位置誤差以及4項(xiàng)垂直度誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案,為后續(xù)研究五軸加工中心其它運(yùn)動(dòng)軸的誤差測(cè)量方案以及機(jī)床幾何誤差補(bǔ)償?shù)於死碚摶A(chǔ)。（2）基于微分變換法建立數(shù)控機(jī)床41項(xiàng)幾何誤差、BC雙旋轉(zhuǎn)軸20項(xiàng)幾何誤差數(shù)學(xué)模型。首先,在齊... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

BC混合式

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-7-機(jī)床空間綜合誤差，并且進(jìn)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(dòng)數(shù)控機(jī)床為實(shí)例，進(jìn)行了誤差建模以及兩者的誤差靈敏度對(duì)比。1.2.3五軸機(jī)床幾何誤差測(cè)量研究現(xiàn)狀五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差綜合數(shù)學(xué)模型的精度高低取決于相應(yīng)的空間誤差建模方法的準(zhǔn)確性以及誤差測(cè)量方法的精度，而幾何誤差測(cè)量是利用高精度測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)量方法對(duì)機(jī)床的空間誤差進(jìn)行測(cè)量辨識(shí)，因此所使用的測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器的精度直接影響到數(shù)控機(jī)床幾何誤差精度預(yù)測(cè)�？v觀(guān)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀可知，誤差辨識(shí)采用的測(cè)量?jī)x器主要有激光干涉儀、球桿儀、激光跟蹤儀、R-test等。2000年，國(guó)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(bǔ)償器進(jìn)行三軸立式加工中心的精度表征，測(cè)量了在溫度變化情況下的線(xiàn)性位移誤差[8]和角度轉(zhuǎn)動(dòng)誤差[9]兩部分，但是僅僅針對(duì)線(xiàn)性移動(dòng)軸X、Y、Z的角度俯仰和扭擺誤差進(jìn)行測(cè)量（如圖1-5所示），測(cè)量方案還需進(jìn)一步完善。圖1-5測(cè)量角度誤差原理圖2013年，Lee等人[30]采用激光干涉儀檢測(cè)機(jī)床的垂直度誤差，并對(duì)測(cè)量過(guò)程中由于垂直度光學(xué)鏡組引入的阿貝誤差進(jìn)行分析，采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法計(jì)算出阿貝誤差的大小，該方法可對(duì)機(jī)床全行程內(nèi)進(jìn)行垂直度誤差精確測(cè)量[30]。同年，LeeKI等人[31]基于球桿儀檢測(cè)出五軸數(shù)控機(jī)床AC旋轉(zhuǎn)軸的與位置無(wú)關(guān)的4項(xiàng)垂直度誤差和4項(xiàng)位置誤差并進(jìn)行了誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量辨識(shí)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析來(lái)計(jì)算它們的置信區(qū)間，該方法只需兩種測(cè)量路徑即可

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-辨識(shí)出旋轉(zhuǎn)軸的2項(xiàng)垂直度項(xiàng)誤差和2項(xiàng)位置誤差，且整個(gè)測(cè)量過(guò)程只需運(yùn)行單一被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸，不會(huì)引入其它運(yùn)動(dòng)軸的幾何誤差。2015年，日本京都大學(xué)Ibaraki等人[32]基于多點(diǎn)定位原則結(jié)合4個(gè)激光跟蹤儀檢測(cè)出加工中心的三維空間誤差，檢測(cè)原理如圖1-6所示。通過(guò)相應(yīng)的算法直接求得目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)，接著根據(jù)坐標(biāo)結(jié)果計(jì)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(cè)量辨識(shí)結(jié)果會(huì)引入4個(gè)激光跟蹤儀的安裝誤差，存在一定的缺陷。該團(tuán)隊(duì)又對(duì)校準(zhǔn)五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差進(jìn)行加工試驗(yàn)[33]，設(shè)計(jì)了基于光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差測(cè)量方案[34]。Mchichi[35]使用SAMBA方法對(duì)五軸機(jī)床的幾何誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。Dimovski[36]分析了每個(gè)幾何誤差對(duì)機(jī)床總位移誤差的影響。圖1-6多點(diǎn)定位測(cè)量法原理圖在旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差測(cè)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(zhuǎn)工作臺(tái)6項(xiàng)基本幾何誤差測(cè)量方案，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的光學(xué)鏡組安裝方案完成6項(xiàng)幾何誤差測(cè)量，但是沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)儀的安裝誤差進(jìn)行分析，有待于進(jìn)一步完善。同年，何振亞[38]基于球桿儀設(shè)計(jì)了兩種不同測(cè)量路徑，在無(wú)需幾何誤誤差模型的基礎(chǔ)上即可辨識(shí)出機(jī)床C旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角定位誤差，且通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式證明該方法的正確性。該方案的不足之處是未對(duì)球桿儀工具球的安裝誤差進(jìn)行分析。2015年，吉林大學(xué)張恩忠等人[39]首先利用多體系統(tǒng)理論建立了研拋機(jī)床的空間誤差模型，接著采用RenishawXL-80激光干涉儀對(duì)幾何誤差進(jìn)行測(cè)量辨識(shí)分析，指出誤差測(cè)量間距值對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，線(xiàn)性位移誤差對(duì)誤差模型影響較大，而角度轉(zhuǎn)動(dòng)誤差基本影響不大。華中科技大學(xué)Yang等人[41]基于旋量理論提出一種數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸與位置無(wú)關(guān)的幾何誤差辨識(shí)與修正方?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于R-test測(cè)量?jī)x的五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差測(cè)量及辨識(shí)[D]. 張歷記.西南交通大學(xué) 2018
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本文編號(hào)：3498022