三轴数控机床几何误差测量软件与实验研究
发布时间：2021-07-15 17:53
数控机床是制造业的“工作母机”,是衡量装备制造业发展水平的重要标志,其精度对零件实现高精度加工与精密制造尤为关键。直线导轨是数控机床的重要运动组成部分,在单直线轴运动过程中总是存在六个自由度的几何运动误差,包括定位误差、两个直线度误差、三个绕轴的角度误差（俯仰角、偏摆角和滚转角）,对于数控机床三直线轴还存在三个轴之间的垂直度误差,共有21项几何误差参量。实现高精度、高效率、全误差参数的测量具有重要的科学意义与应用价值,成为研究热点与难点。冯其波课题组提出了针对数控机床三直线轴21项几何误差的1步安装3步测量的快速、高精度、全参数测量方法,并研制了测量系统。针对课题组所研制的基于单根保偏光纤的激光干涉与激光准直结合的数控机床三直线轴21项几何运动误差测量系统,本论文综合分析了国内外相关实验研究方法和测量软件的设计情况,开展了误差测量软件的设计和开发工作,在VC++编程环境下,实现系统调整、实时测量、数据采集和保存、误差评定、误差图形绘制等功能,并在大河数控机床上进行了实验,获得了三个直线轴的21项几何误差。
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１单轴六自由度几何运动误差定义??Ｆｕｒｅ．１－１ｎｉｓｘｒｒｅｅｍｍｅｒｃ?ｍｎｒｏｒｅｉ
标准中的内容规定［２］，对于一台典型的三轴加工中心来说，移动部件在单直线导??轨上运动时，因为机床在安装和制造过程中存在误差，因此总是有六个自由度的??几何运动误差。如图１－１所示，图中包含沿轴向的位置误差ＺＺ，两个垂直轴向??的水平和竖直直线度误差ＸＸ、ＹＹ，以及绕三个直线轴上的俯仰角（Ｐｉｔｃｈ）、??偏摆角（Ｙａｗ）和滚转角（Ｒｏｌｌ）的误差；同时任意两个轴之间还存在三个垂直??角度的误差，则数控机床三个直线轴共有２１项几何运动的误差参量［３］。由于各??项误差参数将直接影响机床设备的加工和测量精度，因此，对各误差项进行准确??测量就显得非常重要。??对于先进制造与装配行业来说，缩短上述２１项几何运动误差的检定周期，??保证零部件的正常加工生产过程，保证产品的量产高效性尤为重要。因此，提出??一种高精度、快速高效率、全误差参数的几何运动误差同时测量方法，并研制出??相应的测量仪器，对高端数控机床这类精密加工设备高精度的检测，并通过建立??补偿模型来提高加工和制造精度
２）?ＸＬ激光单频干涉仪??激光干涉仪的测量方法是利用激光干涉和多普勒频差原理进行直接测量，因??此测量精度相对较高。对各自由度误差的测量原理如图１－４所示。图１－４?（ａ）为??位置误差的测量原理图，图１－４?（ｂ）为二维直线度误差的测量原理图，图１－４?（ｃ）??为偏摆角、俯仰角的测量原理图。????呑??ＬＭ?１０??？??？?ＳＴ－＂??Ｌａｓｅｒ???■■?＾?／／／＾?????，?－ｐｒ??／?Ｎ??Ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ?１??Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｏｒ??（Ｍｏｖｉｎｇ－Ａｔｔａｃｈｅｄ?Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｔａｂｌｅ）??（ａ）位置误差测量原理图????—??ＬＭ?１０?Ｌａｓｅｒ?Ｘ?／＝：?ｉｄ?／??——?ｉｖｒ＾—Ｖ??一千涉仪?反射棱镜??（ｂ）直线度误差测量原理图??Ａｔｔａｃｈｅｄ?ｔｏ?Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｓｐｉｎｄｌｅ??￣７＼?－?－?－?＇、??，．ｉ?＞?、?Ａｘｉｓ?ｏｆ?Ｒｏｔａｔｉｏｎ??ＬＭ?】０??？?＾?－Ｖ??Ｌａｓｅｒ??？????＼Ｚ??Ａｎｇｕｌａｒ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仪器在评定直线度误差实验教学中的应用[J]. 万文. 实验室研究与探索. 2018(11)
[2]数控机床空间几何误差测量研究进展[J]. 杨婧,冯其波. 仪器仪表学报. 2017(08)
[3]平面直线度误差评定中最小包容区域法算法的研究[J]. 李新,石峰. 计量与测试技术. 2016(12)
[4]数控机床误差补偿技术的探讨[J]. 刘玲,张奕. 装备制造技术. 2015(02)
[5]基于MFC串口连续通信的简易实现[J]. 邓启亮,徐立涛,栗旭光. 电子科技. 2014(02)
[6]基于MFC的绘图软件设计与实现[J]. 黄琛. 电脑知识与技术. 2013(10)
[7]基于RGB的颜色辨识系统设计[J]. 高富强,李岭,安康. 传感器与微系统. 2012(10)
[8]基于VC++实现串口通信的方法[J]. 王坤,高贇. 信息化研究. 2010(10)
[9]多自由度误差同时测量中的滚转角测量方法[J]. 曹睿,张斌,冯其波,方恒楚,由凤玲. 光学学报. 2008(12)
[10]评定直线度误差的最小二乘法与最小包容区域法精度之比较[J]. 黄富贵,崔长彩. 光学精密工程. 2007(06)
博士论文
[1]数控机床综合几何误差的建模及补偿研究[D]. 李小力.华中科技大学 2006
[2]数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D]. 刘焕牢.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]五轴数控机床几何误差辨识与补偿[D]. 姚向凯.北京交通大学 2015
[2]激光外差干涉直线度及其位置测量系统的研制[D]. 张华叶.浙江理工大学 2012
[3]短距无线通信及USB接口系统的研究设计[D]. 梁得胜.西北工业大学 2005
[4]蓝牙无线通信原理及应用研究[D]. 赵玉亭.西北工业大学 2003
本文编号：3286184
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１单轴六自由度几何运动误差定义??Ｆｕｒｅ．１－１ｎｉｓｘｒｒｅｅｍｍｅｒｃ?ｍｎｒｏｒｅｉ
标准中的内容规定［２］，对于一台典型的三轴加工中心来说，移动部件在单直线导??轨上运动时，因为机床在安装和制造过程中存在误差，因此总是有六个自由度的??几何运动误差。如图１－１所示，图中包含沿轴向的位置误差ＺＺ，两个垂直轴向??的水平和竖直直线度误差ＸＸ、ＹＹ，以及绕三个直线轴上的俯仰角（Ｐｉｔｃｈ）、??偏摆角（Ｙａｗ）和滚转角（Ｒｏｌｌ）的误差；同时任意两个轴之间还存在三个垂直??角度的误差，则数控机床三个直线轴共有２１项几何运动的误差参量［３］。由于各??项误差参数将直接影响机床设备的加工和测量精度，因此，对各误差项进行准确??测量就显得非常重要。??对于先进制造与装配行业来说，缩短上述２１项几何运动误差的检定周期，??保证零部件的正常加工生产过程，保证产品的量产高效性尤为重要。因此，提出??一种高精度、快速高效率、全误差参数的几何运动误差同时测量方法，并研制出??相应的测量仪器，对高端数控机床这类精密加工设备高精度的检测，并通过建立??补偿模型来提高加工和制造精度
２）?ＸＬ激光单频干涉仪??激光干涉仪的测量方法是利用激光干涉和多普勒频差原理进行直接测量，因??此测量精度相对较高。对各自由度误差的测量原理如图１－４所示。图１－４?（ａ）为??位置误差的测量原理图，图１－４?（ｂ）为二维直线度误差的测量原理图，图１－４?（ｃ）??为偏摆角、俯仰角的测量原理图。????呑??ＬＭ?１０??？??？?ＳＴ－＂??Ｌａｓｅｒ???■■?＾?／／／＾?????，?－ｐｒ??／?Ｎ??Ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ?１??Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｏｒ??（Ｍｏｖｉｎｇ－Ａｔｔａｃｈｅｄ?Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｔａｂｌｅ）??（ａ）位置误差测量原理图????—??ＬＭ?１０?Ｌａｓｅｒ?Ｘ?／＝：?ｉｄ?／??——?ｉｖｒ＾—Ｖ??一千涉仪?反射棱镜??（ｂ）直线度误差测量原理图??Ａｔｔａｃｈｅｄ?ｔｏ?Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｓｐｉｎｄｌｅ??￣７＼?－?－?－?＇、??，．ｉ?＞?、?Ａｘｉｓ?ｏｆ?Ｒｏｔａｔｉｏｎ??ＬＭ?】０??？?＾?－Ｖ??Ｌａｓｅｒ??？????＼Ｚ??Ａｎｇｕｌａｒ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仪器在评定直线度误差实验教学中的应用[J]. 万文. 实验室研究与探索. 2018(11)
[2]数控机床空间几何误差测量研究进展[J]. 杨婧,冯其波. 仪器仪表学报. 2017(08)
[3]平面直线度误差评定中最小包容区域法算法的研究[J]. 李新,石峰. 计量与测试技术. 2016(12)
[4]数控机床误差补偿技术的探讨[J]. 刘玲,张奕. 装备制造技术. 2015(02)
[5]基于MFC串口连续通信的简易实现[J]. 邓启亮,徐立涛,栗旭光. 电子科技. 2014(02)
[6]基于MFC的绘图软件设计与实现[J]. 黄琛. 电脑知识与技术. 2013(10)
[7]基于RGB的颜色辨识系统设计[J]. 高富强,李岭,安康. 传感器与微系统. 2012(10)
[8]基于VC++实现串口通信的方法[J]. 王坤,高贇. 信息化研究. 2010(10)
[9]多自由度误差同时测量中的滚转角测量方法[J]. 曹睿,张斌,冯其波,方恒楚,由凤玲. 光学学报. 2008(12)
[10]评定直线度误差的最小二乘法与最小包容区域法精度之比较[J]. 黄富贵,崔长彩. 光学精密工程. 2007(06)
博士论文
[1]数控机床综合几何误差的建模及补偿研究[D]. 李小力.华中科技大学 2006
[2]数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D]. 刘焕牢.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]五轴数控机床几何误差辨识与补偿[D]. 姚向凯.北京交通大学 2015
[2]激光外差干涉直线度及其位置测量系统的研制[D]. 张华叶.浙江理工大学 2012
[3]短距无线通信及USB接口系统的研究设计[D]. 梁得胜.西北工业大学 2005
[4]蓝牙无线通信原理及应用研究[D]. 赵玉亭.西北工业大学 2003
本文编号：3286184
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3286184.html
