【摘要】：球桿儀是一種廣泛應(yīng)用的數(shù)控機(jī)床誤差檢測裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、檢測高效等特點(diǎn),在實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用。不過由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的約束,球桿儀的工作范圍取決于測量桿長度值(即球桿儀工作時(shí)測量圓的半徑)。通常的球桿儀配備有幾個(gè)增長桿,以擴(kuò)展其測量圓半徑值,但增長桿的使用并不能使球桿儀的工作范圍連續(xù)(即測量圓的半徑只有幾個(gè)固定的值),被測空間內(nèi)存在許多無法測量的點(diǎn)。如果能設(shè)計(jì)出一種新型球桿儀,使其可以連續(xù)檢測數(shù)控機(jī)床在加工范圍的所有空間位置的幾何精度,將有利于擴(kuò)展機(jī)床幾何精度檢測的覆蓋范圍,具有重要的意義與廣泛的應(yīng)用前景。本文在浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于球面電容傳感器的機(jī)器人精密球關(guān)節(jié)多維運(yùn)動(dòng)位移檢測研究(No.LZ16E050001)”的經(jīng)費(fèi)資助下,以球桿儀為研究對(duì)象,基于精密球關(guān)節(jié)(又稱球鉸鏈),提出一種新型結(jié)構(gòu)的球桿儀:基于精密球關(guān)節(jié)的空間二連桿式球桿儀(A novel double-ball bar with one spherical joint connecting two bars,簡稱J-DBB)。采用理論建模、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究J-DBB的誤差檢測原理和用于數(shù)控機(jī)床誤差檢測的可行性。論文主要從以下幾方面開展研究工作:(1)分析球桿儀的研究與應(yīng)用背景,闡述開展基于精密球關(guān)節(jié)的新型空間二連桿式球球儀研究的重要意義,綜述數(shù)控機(jī)床誤差檢測方法、球桿儀研究與應(yīng)用等方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出論文研究的主要研究內(nèi)容。(2)分析數(shù)控機(jī)床誤差的產(chǎn)生原因,并對(duì)其進(jìn)行分類;設(shè)計(jì)J-DBB的機(jī)械結(jié)構(gòu),對(duì)其測量坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)置,對(duì)其分辨率進(jìn)行計(jì)算和討論;分析J-DBB的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型,建立J-DBB誤差檢測的數(shù)學(xué)模型。(3)基于數(shù)學(xué)模型對(duì)J-DBB的誤差檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)值仿真分析,驗(yàn)證J-DBB用于數(shù)控機(jī)床誤差檢測的可行性。(4)提出機(jī)械解耦位姿檢測方案,搭建J-DBB機(jī)械解耦可行性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和J-DBB誤差檢測原理可行性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研制J-DBB實(shí)驗(yàn)原型樣機(jī),開展實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證基于J-DBB的數(shù)控機(jī)床誤差檢測方法的可行性、數(shù)值仿真分析的正確性、以及J-DBB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH89
【圖文】：

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文ry(LLNL)中制造和使用。目前，傳統(tǒng)球桿儀的硬件方面，英巧，其分辨率可達(dá)到 0.1μm；而軟件方面，則是日本京測原理源自數(shù)控機(jī)床的圓度及圓柱度測量方法[17-19]。后來定的數(shù)控機(jī)床定位精度測量方法標(biāo)準(zhǔn)，以及 1990 年該標(biāo)床幾何學(xué)精度測量方法”修訂版中追加的關(guān)于“圓度和儀的配套分析軟件的功能進(jìn)一步得到完善，這使得傳統(tǒng)球他誤差檢測方法，傳統(tǒng)球桿儀的檢測結(jié)果為圓弧軌跡曲能，而且?guī)缀蹩梢苑从吵鰯?shù)控機(jī)床所有的誤差項(xiàng)，同時(shí)測 1.1 所示是傳統(tǒng)球桿儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

圖 1.2 傳統(tǒng)球桿儀工作狀態(tài)實(shí)物圖品面世之初，由于其檢測原理是利用兩軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行圓弧何誤差元素及控制系統(tǒng)的誤差元素，因此很多學(xué)者將其Placid[22]等人提到應(yīng)用傳統(tǒng)球桿儀和光柵測量法對(duì)數(shù)控系對(duì)比檢測結(jié)果后得出：相比于光柵測量法，傳統(tǒng)球桿儀簡捷。ng[23]等就如何利用傳統(tǒng)球桿儀的檢測原理分離立式三軸數(shù)了一系列的研究工作。研究結(jié)果表明用傳統(tǒng)球桿儀可以軸間的位置誤差和角度誤差。在此之后，國內(nèi)外學(xué)者們應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)對(duì)于復(fù)雜機(jī)構(gòu)的空間定位精度檢測，傳據(jù)采集的簡單快捷性得到了很好的發(fā)揮[24-31]。本京都大學(xué)首先開始了對(duì)傳統(tǒng)球桿儀的軟件系統(tǒng)進(jìn)行深其中。例如 Yukio Takeda[32]提出了基于傳統(tǒng)球桿儀檢測構(gòu)精度檢測的路徑優(yōu)化理論；有學(xué)者提出常規(guī)精度檢測儀精度的檢測，但是如果將傳統(tǒng)球桿儀配合激光干涉儀使

圖 1.3 轉(zhuǎn)動(dòng)軸復(fù)合誤差檢測實(shí)驗(yàn) 1.4 所示，傳統(tǒng)球桿儀在被安裝在五軸機(jī)床后，整個(gè)加工空間形成一個(gè)閉鏈。通過對(duì)空間圓弧軌跡的設(shè)計(jì)，可以測出全部位置誤差，進(jìn)而評(píng)價(jià)該五精度，該結(jié)果被用來詳細(xì)分析對(duì)加工精度影響最大的 6 個(gè)幾何誤差量的檢。圖 1.4 傳統(tǒng)球桿儀特殊運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)

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本文編號(hào)：2778609