混联叶片磨抛机床误差分析及实验研究

发布时间：2018-04-24 04:04

  本文选题：混联机床 + 实验模态　； 参考：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：制造业与制造技术的发展对机床的加工精度及整机性能提出越来越高的要求。机床自身的运动精度、刚度、抗振性等动态特性直接影响机床的整机性能进而影响所加工零件精度。本文对影响串并混联磨抛机床加工精度的几何误差进行建模与实验分析并通过实验模态分析对影响所加工叶片表面质量的磨床动态性能进行研究。对机床动力学优化设计、生产加工以及后续误差补偿提供理论指导,从而对我国装备制造业的发展提供有力帮助。根据实验模态分析的基本理论,以串并混联磨抛机床整机及其关键子结构为研究对象对串并混联磨抛机床开展模态实验,对串并混联机床采用锤击激励和变时基采样法进行实验模态分析,并分别采用特征系统实现算法和最小二乘复指数法来识别模态参数并将两种方法识别结果进行比较,得出整机及其关键子结构的低阶固有频率,阻尼比和模态振型。根据对频率及振型的分析得出横梁是机床的薄弱环节的结论,并提出改进意见。分别采用不同建模方法建立了混联机床串联部分与并联部分的空间几何误差模型。详述多体系统理论误差模型对于建立简单串联结构误差模型的优势以及对于多封闭环复杂的并联机构建模的不足之处。然后基于多体系统理论对混联机床中的串联结构部分建立空间误差模型。并基于Rodrigues参数描述和矩阵全微分理论对以3-RPS并联结构为主体的机床叶片夹具定位点几何位姿误差建模。通过将形状公差6级所对应的公差值设为各零件制造误差并代入所建立的基于矩阵全微分理论的空间误差模型中进行数值仿真,分析机构中各几何误差对动平台上叶片夹具定位点处X、Y、Z向运动位姿精度的影响。针对机床一组运动学逆解,设定所有零件制造误差为GB/T1184-1996中6级公差对应值,并对单个零件误差取值从6级公差值到7级公差值变化时叶片夹具定位点处X、Y、Z向位姿变化情况进行仿真。对于串联部分空间误差分布研究,首先利用激光干涉仪对混联机床X轴与Y轴的定位误差、直线度误差以及角度误差共十项误差进行测量。根据多次测量得到各项几何误差的分布情况并代入基于多体系统理论建立的机床串联部分的几何误差模型。然后通过线性插值计算研究在X、Y轴联动的的工况下,机床串联部分运动时所产生的空间误差总体变化规律。通过MATLAB处理得到X、Y轴工作区域内空间综合误差分布情况。截取叶片纵磨时规划的一段机床运动轨迹进行空间误差分析。通过比较X轴与Y轴的各项几何误差与综合误差各向分量的分布情况及变化趋势,得出其对综合误差的影响程度。接下来通过数值积分比值计算,定量计算出X、Y轴定位误差、直线度误差等误差占综合误差的比例。对于并联部分空间误差分布研究,首先利用位移传感器对A、B、C电动缸的定位误差进行测量分析。然后选取一组叶片旋转磨抛截面轨迹特征点并将其代入机床并联机构误差模型,计算得到该组叶片轨迹特征点的误差变化规律,为后续机床误差补偿提供指导。
[Abstract]:In this paper , the geometric error model of the machine tool is set up by using the characteristic system theory and the matrix complete differential theory .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG580.2

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本文编号：1795041