本文關(guān)鍵詞：數(shù)控機床等效切削力綜合誤差辨識與補償技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 等效切削力 恒定載荷 多體系統(tǒng) 數(shù)學(xué)建模 補償軟件

【摘要】：等效切削力綜合誤差是機床在受恒定載荷作用的前提下,其幾何誤差和恒定載荷所產(chǎn)生的力誤差相耦合之后的綜合誤差。為了解決目前幾何誤差與切削力誤差綜合補償中存在的問題,本文通過對數(shù)控機床加載恒定載荷,以此模擬機床的實際受力狀況,進而在多體系統(tǒng)運動學(xué)理論的基礎(chǔ)上,對三軸數(shù)控機床的幾何誤差與力誤差耦合而成的等效切削力綜合誤差進行了測量和補償研究,主要工作如下:(1)建立了三軸數(shù)控機床等效切削力綜合誤差補償所需的數(shù)學(xué)模型。在對多體系統(tǒng)運動學(xué)相關(guān)理論體系進行分析的基礎(chǔ)上,將多體系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)、低序體陣列以及齊次坐標(biāo)變換實際運用到三軸數(shù)控機床的誤差建模上,在載荷力作用的條件下推導(dǎo)了機床各體上幾何誤差與力誤差綜合作用的特征變換矩陣,通過將機床刀尖點坐標(biāo)與工件上待加工點坐標(biāo)向同一坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了等效切削力綜合誤差的數(shù)學(xué)建模,為通過軟件補償提高數(shù)控機床的加工精度提供了理論基礎(chǔ)。(2)設(shè)計了恒定載荷加載方案,實現(xiàn)了力與等效切削力綜合誤差的直接對應(yīng)。采用SDC-C4F型測力儀測量三軸數(shù)控機床的實際切削力,以此做為加載恒定載荷的參考標(biāo)準,設(shè)計了恒定載荷的加載裝置,使用該裝置將恒定載荷加載到機床工作臺上,通過作用到機床工作臺上的載荷力模擬機床的實際受力狀況,在此條件下采用激光干涉儀實現(xiàn)了對等效切削力綜合誤差的直接測量;無需再分別測量幾何誤差和力誤差,避免了求取綜合誤差時對這兩種誤差的求和運算,進而實現(xiàn)了幾何誤差與力誤差的自動耦合。(3)開發(fā)了等效切削力綜合誤差補償軟件。在綜合使用MATLAB及Visual Studio 2010開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上,將所建誤差補償模型以及綜合誤差參數(shù)求解方程在MATLAB中進行封裝,采用development tool命令編譯器生成了Visual Studio 2010所能識別的動態(tài)鏈接庫,實現(xiàn)了補償軟件對二者的直接調(diào)用,結(jié)合對數(shù)控加工指令實施的插補運算,將誤差補償?shù)南嚓P(guān)理論研究通過C#編寫成補償軟件的運行程序,以軟件的方式實現(xiàn)了對數(shù)控加工指令的誤差補償,極大提高了誤差補償?shù)男省?4)實際加工工件誤差驗證試驗。分別采用理想數(shù)控指令、經(jīng)幾何誤差補償過的數(shù)控指令以及經(jīng)等效切削力綜合誤差補償過的數(shù)控指令進行試驗試切,使用CVA800A-6C型三坐標(biāo)測量機對三種數(shù)控指令所加工的工件輪廓進行精度檢測,檢測結(jié)果表明,等效切削力綜合誤差補償方案能夠明顯的提高機床的加工精度,所設(shè)計的補償軟件可以快速的對機床實施誤差補償。
【關(guān)鍵詞】：等效切削力 恒定載荷 多體系統(tǒng) 數(shù)學(xué)建模 補償軟件
【學(xué)位授予單位】：廣東海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究的目的及意義9
• 1.2 誤差補償技術(shù)國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 誤差測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.2.2 誤差建模技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.2.3 誤差補償技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r12
• 1.3 國內(nèi)外研究狀況總結(jié)12-13
• 1.4 課題研究內(nèi)容13-15
• 2 基于多體系統(tǒng)理論的等效切削力綜合誤差建模15-29
• 2.1 多體系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)分析15
• 2.2 多體系統(tǒng)低序體陣列15-16
• 2.3 多體系統(tǒng)中相鄰體間特征矩陣的推導(dǎo)16-20
• 2.3.1 無誤差情況下相鄰體間旋轉(zhuǎn)運動的特征矩陣16-17
• 2.3.2 無誤差條件下相鄰體間直線運動的特征矩陣17-18
• 2.3.3 實際運動情況下變換矩陣的推導(dǎo)18-20
• 2.4 數(shù)控機床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述20-22
• 2.5 三軸數(shù)控機床坐標(biāo)系的設(shè)定22-23
• 2.5.1 基座標(biāo)系的確立22
• 2.5.2 體坐標(biāo)系方向的設(shè)定22
• 2.5.3 坐標(biāo)系位置的確立22-23
• 2.6 等效切削力綜合誤差補償模型23-28
• 2.6.1 等效切削力綜合誤差特征矩陣23-26
• 2.6.2 等效切削力綜合誤差補償模型的創(chuàng)建26-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 3 等效切削力綜合誤差數(shù)值測量與模型參數(shù)辨識29-44
• 3.1 恒定載荷加載方案29-31
• 3.1.1 恒定載荷加載的目的29
• 3.1.2 恒定載荷加載系統(tǒng)的設(shè)計29-30
• 3.1.3 恒定載荷的實際加載30-31
• 3.2 等效切削力綜合誤差直接測量的可行性分析31-32
• 3.3 銑削力測量實驗32-34
• 3.3.1 銑削力測量條件32-33
• 3.3.2 銑削力的實際測量33-34
• 3.4 激光干涉儀簡介34-36
• 3.5 等效切削力綜合誤差參數(shù)的辨識方法36-42
• 3.5.1 九線法的測量原理36-37
• 3.5.2 十八項等效切削力綜合誤差參數(shù)的辨識37-41
• 3.5.3 綜合垂直度誤差參數(shù)的辨識41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 4 等效切削力綜合誤差補償軟件的設(shè)計44-56
• 4.1 誤差補償軟件設(shè)計平臺44
• 4.2 等效切削力綜合誤差補償軟件的總體方案44-46
• 4.2.1 程序編寫的主要流程44-45
• 4.2.2 等效切削力誤差補償軟件的主體架構(gòu)45-46
• 4.3 有關(guān)數(shù)控指令的補償算法46-50
• 4.3.1 機床各補償點誤差計算的理論基礎(chǔ)46-48
• 4.3.2 點到點的G代碼補償機理48
• 4.3.3 直線進給運動的G代碼補償機理48-49
• 4.3.4 圓弧運動的G代碼補償機理49-50
• 4.4 誤差補償軟件的設(shè)計50-55
• 4.4.1 基于MATLAB的誤差參數(shù)求解方法50-52
• 4.4.2 九線法動態(tài)鏈接庫dll的生成及調(diào)用52-53
• 4.4.3 誤差補償模型動態(tài)鏈接庫的生成及調(diào)用53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 等效切削力綜合誤差補償試驗56-64
• 5.1 試驗條件及參數(shù)選取56-57
• 5.2 補償效果的試驗驗證57-62
• 5.2.1 理想狀況下的加工實驗57
• 5.2.2 幾何誤差軟件補償57-61
• 5.2.3 等效切削力綜合誤差軟件補償61-62
• 5.3 工件加工精度的測量62-63
• 5.4 實驗結(jié)果分析63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 6 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 作者簡介71-72
• 導(dǎo)師簡介72

【參考文獻】

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本文編號：747236