本文關(guān)鍵詞：重型立式車銑復(fù)合加工中心幾何誤差檢測方法研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：重型數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于國防、載人航天、探月工程、船舶、冶金、軍事工業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域,其精度的高低直接反映了一個國家制造業(yè)水平的高低。重型立式車銑復(fù)合加工中心具有開放式結(jié)構(gòu),適合大型零部件高精度平面和孔的加工,但是由于結(jié)構(gòu)尺寸大,進(jìn)行幾何誤差檢測時需要測量的點(diǎn)數(shù)多,測量時間長,溫度變化大,會引起很大的測量誤差。目前沒有一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測其幾何誤差的方法。針對重型立式車銑復(fù)合加工中心的幾何誤差檢測方法進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和研究價值。由于重型機(jī)床結(jié)構(gòu)尺寸大,基于小角度假設(shè)建立誤差模型的合理性有待深入研究和驗(yàn)證,因此首先驗(yàn)證了小角度假設(shè)在重型機(jī)床幾何誤差建模中的適用性,定量地分析了角度誤差大小和機(jī)床運(yùn)動空間對幾何誤差模型精度的影響�；谛〗嵌燃僭O(shè)條件對直線軸和旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差進(jìn)行建模;利用低序體陣列描述重型立式車銑復(fù)合加工中心拓?fù)潢P(guān)系,運(yùn)用多體系統(tǒng)理論建立了重型立式車銑復(fù)合加工中心誤差模型。利用Monte Carlo法分析了基于激光跟蹤儀的單站法、多邊法、順次多邊法在重型立式車銑復(fù)合加工中心坐標(biāo)檢測中的不確定度。通過對比以上方法以及順次多邊法不同站位數(shù)目的測量不確定度,確定了適用于重型立式車銑復(fù)合加工中心的坐標(biāo)檢測方法。建立了基于激光跟蹤儀順次多邊法的數(shù)學(xué)模型,在理論上對順次多邊法的站位布局進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對順次多邊法的站位布局進(jìn)行了驗(yàn)證�；诩す飧檭x4站位的順次多邊法對直線軸和旋轉(zhuǎn)軸空間誤差檢測原理進(jìn)行了研究。結(jié)合幾何誤差模型研究了直線軸和旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差檢測原理,并對機(jī)床垂直度誤差的檢測原理進(jìn)行了分析。針對本文所提出的基于激光跟蹤儀4站順次多邊法的重型立式車銑復(fù)合加工中心幾何誤差檢測方法,設(shè)計(jì)了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。用該方法對重型立式車銑復(fù)合加工中心的幾何誤差進(jìn)行了檢測。同時用激光干涉儀對單項(xiàng)誤差進(jìn)行了直接檢測,與上述測量方法檢測出的誤差進(jìn)行了比對。結(jié)果表明,該方法能夠在4h內(nèi)完成重型立式車銑復(fù)合加工中心21項(xiàng)幾何誤差的檢測,同時測量結(jié)果與激光干涉儀直接檢測的結(jié)果相近。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于激光跟蹤儀4站順次多邊法的快速、準(zhǔn)確性。
[Abstract]:Heavy numerical control machine tools are widely used in national defense, manned spaceflight, lunar exploration, ship, metallurgy, military industry and other key areas. Its precision directly reflects the level of manufacturing industry in a country. The heavy vertical turn-milling composite machining center has an open structure, which is suitable for high-precision plane and hole machining of large parts. However, due to the large size of the structure, the number of points needed to be measured for geometric error detection, the measurement time is long, and the temperature changes greatly, it will cause a very large measurement error. At present, none of them can be rapid. It has important practical significance and research value to study the geometric error detection method of heavy duty vertical turn-milling compound machining center because of the large structure size of heavy duty machine tool. The rationality of establishing error model based on small angle hypothesis needs to be further studied and verified, so the applicability of small angle hypothesis in geometric error modeling of heavy-duty machine tools is first verified. The influence of angle error and movement space of machine tool on the precision of geometric error model is analyzed quantitatively. The geometric error of linear axis and rotation axis is modeled based on the assumption of small angle. The topological relationship of heavy duty vertical turn-milling machining center is described by low sequence array. The error model of heavy duty vertical turn-milling compound machining center is established by using multi-body system theory, and the single-station method and multilateral method based on laser tracker are analyzed by Monte Carlo method. The uncertainty of sequential multilateral method in the coordinate detection of heavy duty turn-milling complex machining center. By comparing the above method and the number of different stations of the successive multilateral method measurement uncertainty. The coordinate detection method suitable for heavy duty vertical turn-milling compound machining center is determined, and the mathematical model based on the sequential multilateral method of laser tracker is established. In theory, the position layout of the sequential multilateral method is optimized. The position layout of the sequential multilateral method is verified by computer simulation technology. The linear axis and the rotation axis are obtained by the sequential multilateral method based on the 4-station position of laser tracker. The principle of spatial error detection is studied, and the geometric error detection principle of linear axis and rotation axis is studied in combination with geometric error model. The measuring principle of machine tool verticality error is analyzed, and the geometric error detection method of heavy duty vertical turn-milling compound machining center based on 4 station sequential multilateral method of laser tracker is presented in this paper. The verification experiment is designed. The geometric error of the heavy duty turn-milling compound machining center is detected by this method, and the single error is directly detected by the laser interferometer. The results show that the method can detect 21 geometric errors of heavy duty vertical turn-milling compound machining center within 4 hours. The measured results are similar to those of the laser interferometer. The experimental results show that the method based on the laser tracker is fast and accurate.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

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本文編號：1414978