五軸數(shù)控機床被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜曲面零件的加工中,在航天航空、汽車、船舶等制造領(lǐng)域,具有舉足輕重的地位。加工精度作為衡量機床性能的關(guān)鍵指標,是當前機床研究領(lǐng)域關(guān)注的重點�？臻g誤差是機床各誤差源在加工空間中的直接體現(xiàn),如何快速、準確地對空間誤差進行檢測和補償,是提高機床加工精度的有效辦法,也是目前亟待解決的問題。本文以五軸數(shù)控機床為研究對象,以提高機床空間精度為主要目標,對機床空間誤差的檢測、建模及誤差辨識方法展開了研究。其中,著重對機床空間誤差檢測中的測點布置策略進行了深入研究。本文具體內(nèi)容如下:(1)對機床空間誤差進行研究,建立機床空間誤差模型。將空間誤差分為空間位置誤差及空間姿態(tài)誤差,定義了空間誤差的表示方法。對機床誤差源進行分析,應(yīng)用多體理論和齊次坐標變換對機床空間誤差進行建模。針對快速、精確檢測機床誤差的需求,選擇激光跟蹤儀為檢測儀器,對其檢測原理及空間位置定位原理進行了研究。(2)對機床空間誤差模型進行辨識性能研究并建立誤差辨識模型。將辨識矩陣列向量類比到辨識空間的基向量,通過對辨識空間的分析,采用辨識矩陣列向量的正交性指標評價辨識矩陣的辨識效果。利用奇異值分解技術(shù)對誤差傳遞矩陣進行奇異值分解,論述了奇異值對辨識矩陣辨識性能的影響,影響辨識矩陣的辨識效果的核心是矩陣的奇異值。(3)對機床空間誤差檢測進行檢測點規(guī)劃。針對常用機床空間誤差檢測點布置的不足,確立了以辨識矩陣奇異值的組合函數(shù)即可觀測度為準則,進行檢測點規(guī)劃。確立檢測點的優(yōu)化策略,通過對初始測點從已生成的測點庫中進行添加刪除測點的操作,利用遺傳算法對篩選測點過程進行優(yōu)化,得到了最終的優(yōu)化測點。(4)對機床不同測點進行誤差參數(shù)的辨識,完成仿真分析。根據(jù)機床誤差參數(shù)的特征,選擇用三階切比雪夫多項式對誤差參數(shù)進行擬合。針對誤差參數(shù)耦合性問題,使用嶺估計算法和截斷奇異值辨識算法對機床的各誤差參數(shù)進行辨識。最后通過仿真,比較了三組不同測點對機床誤差檢測的準確程度,驗證優(yōu)化測點的有效性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG659
【部分圖文】：

床加工精度的提高就無從談起。般來說，可從直接測量、間接測量和綜合測量來獲取機床的誤差[31）直接測量法：通俗理解為直接獲取機床各軸的單項各項誤差值些較為簡單和直觀的儀器對單項誤差進行直接檢測，涉及儀器一般線光柵尺、步距規(guī)和標準平尺等。此類儀器簡單直觀，但是直接測作要求較高，包括儀器的使用和人員的素質(zhì)。直接測量法還相當耗環(huán)境要求，因此，此方法不太適用于實際機床誤差的檢測。2）間接測量法：指通過對機床加工出的工件的分析和檢測，得出信息的一種測量方法，此方法常用于機床的出廠檢測或者驗收。比有美國航空工業(yè)協(xié)會（AIA）提出的“NAS”試件，開啟了檢驗試件精度的方法。中航工業(yè)集團下成都飛機制造公司提出的“S”型檢測定的影響力，后被國際標準化組織（ISO）采納成為標準測試件。過對機床加工工件的精度的檢驗，反求機床的各項誤差，以對機床能作評價，但是此方法從提出至應(yīng)用需要一套完整的測量方法體系一定的局限性。試件如圖 1-1 所示。

(a) (b) (c)圖 1-2 部分機床精度檢測儀器。(a)激光干涉儀；(b)激光跟蹤儀；(c)球桿儀本文主要以綜合測量辨識法為機床的誤差檢測方法，后續(xù)工作也將圍繞此作闡述。有理論證明，如果要保證一次測量有意義，被測物精度應(yīng)比檢測儀一到兩個數(shù)量級，因此對檢測機床誤差的儀器也有較高要求。隨著機床的精慢慢提高，對測量儀器精度的要求也越來越高，越來越多的高精密儀器被用測機床的誤差，與之對應(yīng)的檢測方法和辨識方法也日漸完善。為了更好更準檢測出機床的誤差，機床誤差檢測中應(yīng)滿足如下原則：（1）一致性，在實際誤差檢測中，檢測條件應(yīng)與機床的工作條件相一致；（2）完整性，機床的實差應(yīng)被完整檢測出來；（3）重復(fù)性，檢測結(jié)果應(yīng)真實反映出機床的運動情應(yīng)具有重復(fù)性，既多次檢測結(jié)果差異應(yīng)在可接受范圍內(nèi)。國內(nèi)外研究學(xué)者對誤差檢測及辨識做了大量研究，主要以不同的檢測儀器研究相應(yīng)的檢測方法識方法。

究的機床為西西那提 AB 雙擺頭五軸數(shù)控機床，機床結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)如表 2-2 所示。表 2-2 機床結(jié)構(gòu)參數(shù)五軸數(shù)控機床機床結(jié)構(gòu)類型 XYZBA測量單位 mm機床行程 20220*4170*715A 軸行程 -30°~ +30°B 軸行程 -30°~ +30°數(shù)控系統(tǒng) SIEMENS 840DyxzZYB

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