基于五轴机床的预误差仿真技术研究

发布时间：2020-03-19 23:54

【摘要】：五轴数控机床具有良好的曲面加工能力,被广泛应用于工业生产、轨道交通、军工等高端制造行业。五轴数控机床作为行业中的主力军,能否生产加工高精度的工业产品,已经成为当下衡量各个国家工业发展水平的重要标志。本文以某双转轴式五轴数控机床作为研究对象,首先分析并阐述了两相邻运动体之间特征关系,然后将多体理论引申到特定目标机床上,描述其拓扑结构的同时,推导出空间误差变换矩阵,最后提出了基于SimMechanics技术的数控机床几何误差检测的仿真方法,此方法能够在设计阶段对数控机床的加工精度进行预测并调整,并为设计精度提供数据支持,便于后续设计及改进工作的展开。主要研究工作如下:(1)基于多体系统理论,以某双转轴式五轴数控机床为研究对象,采用低序体阵列的方法对其拓扑结构进行描述,并推导出误差变换矩阵。(2)通过分析该五轴数控机床的主要误差源,阐述了几何误差对机床精度的影响。(3)根据球杆仪的检测原理,建立了二十一项几何误差二次方程模型,提出了用计算机仿真技术来预估数控机床几何误差的方法。(4)采用SolidworksSimMechanics联合仿真方案建立该数控机床系统仿真模型,通过在各轴添加几何误差的方法,模拟仿真机床的理想模型与几何误差模型,分析运动仿真中刀尖空间坐标数据,以此来检测机床加工过程中所产生误差的精度范围,确定在不同预设精度条件下,机床实际加工中所能达到的最高及最低精度。文中关于双旋转轴数控机床预误差的仿真分析,对虚拟制造和计算机仿真加工中的误差分析及如何提高机床精度等方面有一定参考价值;对实际加工中机床的误差补偿有一定实用价值。
【图文】：

产生重大影响。五轴联动数控机床如图 1.1 所示，有效地改善了切削条件，因其刀具有任意可达性，有省时高效的特点。此外由于其在实际生产中具小等优势，广泛应用于柴油机曲轴、发电机转子运动的影响，，机床各轴在插补运动时会产生非线性加工时可能会造成刀具破损甚至是工件报废的非理[1]

由于各种不确定因素使得数控机床运动体总会产生误差，图2.1 所示为在实际有误差情况下根据运动体的运动特征建立的两运动体的参考坐标系。图 2.1 误差情况下运动体和相邻体Fig. 2.1 Motion bodies and adjacent bodies in the case of error图 2.1 中 0为惯性体， 0为惯性坐标系， 为一运动体， 为其相邻运动体， 为固定在 体上的体坐标系， 为固定在 体上的体坐标系； 为运动体 的运动参考坐标系，它相对于 体的体坐标系 的位置不随 体运动而变化。 为 体的位置误差参考坐标系， 为 体的运动误差参考坐标系； 为 体的体坐标系原点和 体的体坐标系原点之间的初始位置矢量
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】

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1 付国强;傅建中;沈洪W

本文编号：2590908