發(fā)布時(shí)間：2020-08-20 08:42

【摘要】：隨著曲面加工的市場(chǎng)需求越來(lái)越大,國(guó)產(chǎn)五軸形式數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的被設(shè)計(jì),制造和應(yīng)用,對(duì)于由機(jī)床裝配造成的靜態(tài)幾何誤差,特別是旋轉(zhuǎn)軸軸線位置偏差的測(cè)量和標(biāo)定,成為數(shù)控機(jī)床精度提升的關(guān)鍵�；谇驐U儀的靜態(tài)幾何誤差測(cè)量和辨識(shí)研究較多,但始終未能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到很好的推廣和應(yīng)用。誤差建模方法,測(cè)量軌跡設(shè)計(jì)和辨識(shí)算法設(shè)計(jì)等都影響著測(cè)量方案的實(shí)用性,本文針對(duì)現(xiàn)有基于球桿儀的靜態(tài)幾何誤差測(cè)量和辨識(shí)方法存在的不足開展實(shí)驗(yàn)研究。本文基于旋量理論對(duì)五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,分別建立了理想運(yùn)動(dòng)學(xué)和實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。采用雅克比矩陣估計(jì)的方法建立起刀尖點(diǎn)位置誤差與靜態(tài)幾何誤差項(xiàng)之間的近似線性關(guān)系,給出了雅克比矩陣函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程,簡(jiǎn)化了靜態(tài)幾何誤差建模,對(duì)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。推導(dǎo)得到球桿儀伸縮量與各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)旋量變化量之間的關(guān)系,通過(guò)誤差分離,將各個(gè)靜態(tài)幾何誤差項(xiàng)辨識(shí)出來(lái),并對(duì)辨識(shí)算法進(jìn)行仿真分析�；谇驐U儀的測(cè)量原理和數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)和Matlab仿真的方法對(duì)影響球桿儀測(cè)量精度的因素進(jìn)行了深入分析,進(jìn)而使得球桿儀測(cè)量實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)更加完善。針對(duì)球桿儀只能基于時(shí)間采樣,而辨識(shí)算法要求獲得每一個(gè)采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的各運(yùn)動(dòng)軸位置信息這一矛盾,本文提出了借助于數(shù)控系統(tǒng)獲得球桿儀測(cè)量過(guò)程中各運(yùn)動(dòng)軸實(shí)時(shí)位置信息的方法,使得誤差辨識(shí)過(guò)程中,各運(yùn)動(dòng)軸位置信息更加精確,辨識(shí)結(jié)果更加可靠,同時(shí)根據(jù)獲得的各運(yùn)動(dòng)軸實(shí)際位置可以把由于跟隨誤差造成的測(cè)量誤差在辨識(shí)環(huán)節(jié)予以消除,降低了測(cè)量誤差的影響。通過(guò)在雙轉(zhuǎn)臺(tái)形式五軸數(shù)控機(jī)床上的實(shí)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)方案的可行性和實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

a) 擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)形式 b) 雙轉(zhuǎn)臺(tái)形式 c) 雙擺頭形式圖 2-1 五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖雖然五軸數(shù)控機(jī)床形式各異，但是采用旋量理論可以對(duì)不同形式的五軸數(shù)控床建立統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，當(dāng)機(jī)床結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型于建立。旋量理論進(jìn)行建模時(shí)，僅需選定機(jī)床任一點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立全局

BC雙轉(zhuǎn)臺(tái)形式五軸數(shù)控機(jī)床機(jī)床參考坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)建立在BC旋轉(zhuǎn)軸軸線交點(diǎn)處，坐標(biāo)軸方向與X，Y，Z

如圖2-3 a)所示。ZX Z Z X Z X Y( Y )C C C a) 直線軸垂直度誤差 b) 旋轉(zhuǎn)軸平行度誤差圖 2-3 直線軸垂直度誤差和旋轉(zhuǎn)軸平行度誤差示意圖盡管機(jī)床坐標(biāo)系的方向由直線軸方向確定，但是其坐標(biāo)原點(diǎn)是由旋轉(zhuǎn)軸定義，機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸軸線交點(diǎn)處。首先是 B 軸限制了坐標(biāo)原點(diǎn)兩個(gè)位移方向，此時(shí)坐標(biāo)原點(diǎn)仍然可以沿著 B 軸軸線方向移動(dòng)，剩下來(lái)的位移約束由 C軸限制。實(shí)際的 B 軸方向存在著分別繞 x 和 z 的角度偏差B 和B ，實(shí)際的 C 軸方向也存在著分別繞 x 和 y 的角度偏差C 和C ，如圖 2-3 b)所示。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)際安裝過(guò)程也不一定相交，因此兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸之間還存在著一項(xiàng)沿 x 方向的位移偏差C x。機(jī)床靜態(tài)幾何誤差項(xiàng)總結(jié)如下表 2-1 所示。表 2-1 五軸數(shù)控機(jī)床靜態(tài)幾何誤差項(xiàng)軸 角度誤差 位移誤差X 軸X Y 軸Z 軸 ,Z Z B 軸 ,B B C 軸 ,C C C x對(duì)五軸數(shù)控機(jī)床靜態(tài)幾何誤差的標(biāo)定，就是根據(jù)現(xiàn)有測(cè)量?jī)x器特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)量方案，通過(guò)相關(guān)辨識(shí)算法將以上所定義的靜態(tài)幾何誤差項(xiàng)辨識(shí)出來(lái)。2.3 靜態(tài)幾何誤差建模靜態(tài)幾何誤差的存在

【參考文獻(xiàn)】

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1 付國(guó)強(qiáng);傅建中;沈洪W

本文編號(hào)：2797776