数控XY工作台动态定位误差分析与建模

发布时间：2022-12-18 18:43

　　为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,行之有效的手段是对其误差进行补偿。数控机床在机测量系统主要由数控机床系统、测头系统、测量宏程序和测量软件等组成。XY工作台是数控机床的重要组成部分,其定位精度对数控机床在机测量系统的测量精度有重要影响。目前数控机床在机测量系统日益向高速、高效和高精度的方向发展,XY工作台在不同负载、速度、X/Y位置等运动条件下对数控机床在机测量系统测量精度的影响日益显著。数控机床在机测量系统误差相关性及XY工作台动态定位误差的分析与建模,对最终实施误差补偿、提高数控机床在机测量系统测量精度具有重要意义。本文分析了数控机床在机测量系统的误差源及影响因素。并以常见的二维堆栈式工作台为例,考虑下层Y轴导轨系统对上层X轴导轨系统误差的相关性影响,建立了更加全面的阿贝误差补偿模型。为了研究XY工作台误差产生机理,分别建立了摩擦力模型、滚珠丝杆系统模型、光栅测量系统模型、导轨系统模型等多个误差模型,综合得到XY工作台定位误差的数学模型。为了建立高精度的数控机床XY工作台动态定位误差预测模型,分别采用了PSO-SVM算法建模与BP神经网络算法建模。PSO-SVM算法误差建模的... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数控机床在机测量系统及其误差补偿研究现状
        1.2.2 XY工作台关键零部件特性研究现状
        1.2.3 数控机床及XY工作台动态定位误差建模研究现状
    1.3 课题来源
    1.4 本文的主要研究内容
    1.5 本章小结
2 数控机床在机测量系统误差相关性分析
    2.1 数控机床在机测量系统的误差源
    2.2 数控机床在机测量系统误差的影响因素
        2.2.1 测头系统误差及其影响因素分析
        2.2.2 测量系统误差及其影响因素分析
        2.2.3 数控机床机体误差及其影响因素分析
    2.3 数控机床在机测量系统误差相关性分析
        2.3.1 堆栈式工作台导轨系统角度误差的相关性影响
        2.3.2 堆栈式工作台阿贝误差分析
    2.4 本章小结
3 数控机床XY工作台动态误差产生机理分析与理论建模
    3.1 数控机床XY工作台的摩擦特性
    3.2 滚珠丝杆的结构特性及误差分析
        3.2.1 滚珠丝杆螺距变化引起的误差
        3.2.2 滚珠丝杆扭转变形引起的误差
        3.2.3 螺母组件轴向变形引起的误差
    3.3 光栅测量系统的结构特性与误差分析
        3.3.1 光栅尺误差
        3.3.2 光栅副误差
        3.3.3 温度误差
    3.4 导轨系统制造安装及摩擦力引起的误差
    3.5 XY工作台动态定位误差模型及影响因素
    3.6 本章小结
4 数控机床XY工作台动态定位误差预测模型建模
    4.1 PSO算法的基本思想及原理
        4.1.1 粒子群优化算法简介
        4.1.2 粒子群优化算法的原理
    4.2 SVM基本理论及原理
        4.2.1 SVM基本理论
        4.2.2 SVM分类原理
        4.2.3 SVM回归原理
        4.2.3 SVM核函数
    4.3 PSO-SVM算法
    4.4 数控机床XY工作台动态误差预测模型建模
    4.5 本章小结
5 数控机床XY工作台动态定位误差补偿实验与验证
    5.1 XY工作台动态定位误差仿真实验
    5.2 XY工作台动态误差测量实验步骤
        5.2.1 XY工作台动态误差实验系统的基本结构
        5.2.2 动态误差测量基本原理及相关参数设置
        5.2.3 XY工作台动态误差测量实验方案
    5.3 XY工作台动态误差实验结果及分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3722567