多功能复合机床误差测量与建模技术

发布时间：2023-01-07 10:33

　　在“中国制造2025”重大战略部署下,我国的制造业技术突飞猛进。高速化、高精密、功能复合化等特点已成为机床的发展趋势,加工精度得不到保证的普通数控机床已不能满足制造业的需求。为了进一步提高机床的加工精度,必须对影响机床加工精度的主要因素进行分析,解决这一问题是适应制造业发展要求的当务之急。本课题以多功能复合机床为研究对象,对机床的X、Y、Z轴和主轴产生的误差进行测量与建模分析。论文主要内容及成果如下:（1）分析了复合机床各运动副和主轴的几何误差和热误差,并梳理了复合机床综合误差元素;通过齐次坐标变换技术,推导了复合机床移动副和转动副的几何误差变换矩阵,为下一步综合误差的建模奠定了基础;（2）建立复合机床的综合误差模型。从机床拓扑结构中分析各运动副以及传动链的运动关系,在理想状态和实际运动状态下,基于机床刀具刀尖点与工件待加工点重合原理建立综合误差模型,并推导出综合误差在x、y、z方向的误差分量模型;（3）机床移动轴误差测量与建模。结合九线法误差分离原理与激光干涉仪对机床X、Y、Z轴的几何误差元素进行测量并记录误差数据,采用多项式拟合原理对机床X、Y、Z轴的几何误差元素进行建模分析,并推... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本文研究背景及意义
    1.2 机床误差补偿技术分析
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 误差建模研究现状
        1.3.2 误差测量技术研究现状
    1.4 目前存在的问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 复合机床运动副误差分析
    2.1 引言
    2.2 复合机床结构分析
    2.3 复合机床各运动副误差分析
        2.3.1 移动副的几何误差与热误差的分析
        2.3.2 转动副的几何误差与热误差的分析
        2.3.3 主轴的几何误差与热误差的分析
        2.3.4 垂直度误差分析
        2.3.5 复合机床综合误差元素
    2.4 基于齐次坐标变换的机床运动副误差分析
        2.4.1 空间齐次坐标变换理论分析
        2.4.2 移动副几何误差齐次变换分析
        2.4.3 转动副几何误差齐次变换分析
    2.5 本章小结
第3章 复合机床误差综合建模
    3.1 引言
    3.2 复合机床运动关系分析
    3.3 复合机床误差综合建模步骤
        3.3.1 参考坐标系设定
        3.3.2 理想状态下机床各传动链之间的齐次变换
        3.3.3 实际状态下机床各传动链之间的齐次变换
    3.4 误差综合模型的建立
    3.5 本章小结
第4章 机床移动轴误差测量与建模分析
    4.1 引言
    4.2 复合机床移动轴几何误差测量原理
        4.2.1 九线法误差分离原理
        4.2.2 Y轴误差分离
    4.3 激光干涉仪使用原理与测量分析
        4.3.1 移动轴定位误差的测量与分析
        4.3.2 移动轴角度误差测量与分析
        4.3.3 移动轴直线度误差测量与分析
    4.4 几何误差建模技术
        4.4.1 多元回归分析
        4.4.2 多元线性回归模型理论
    4.5 几何误差元素建模
        4.5.1 多项式拟合法原理
        4.5.2 多项式拟合法存在的问题
        4.5.3 模型的建立与分析
        4.5.4 误差综合模型的验证
    4.6 本章小结
第5章 复合机床主轴热误差测量与建模分析
    5.1 引言
    5.2 改进的模糊C均值聚类算法对温度测点的选择
        5.2.1 机床温度测量
        5.2.2 温度关键点的选择流程
        5.2.3 传统的模糊C均值聚类算法
        5.2.4 改进的模糊C均值聚类算法
    5.3 机床热误差建模技术
        5.3.1 热误差测量数据
        5.3.2 多元线性回归对热误差建模
    5.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时间序列算法的数控机床热误差建模及其实时补偿[J]. 姚晓栋,黄奕乔,马晓波,薛波,杨建国.  上海交通大学学报. 2016(05)
[2]基于IFCM-GRA的空间多维热误差温度测点优化[J]. 马跃,王洪福,孙伟,黄余彬,鞠修勇.  大连理工大学学报. 2016(03)
[3]五轴数控机床旋转轴几何误差辨识新方法[J]. 付国强,傅建中,沈洪垚.  浙江大学学报(工学版). 2015(05)
[4]车铣复合加工中心综合误差检测及补偿策略[J]. 谢春,张为民.  光学精密工程. 2014(04)
[5]数控机床主轴热漂移误差基于贝叶斯推断的最小二乘支持向量机建模[J]. 姜辉,杨建国,姚晓栋,张余升,袁峰.  机械工程学报. 2013(15)
[6]支持向量回归机在数控加工中心热误差建模中的应用[J]. 苗恩铭,龚亚运,成天驹,陈海东.  光学精密工程. 2013(04)
[7]多元线性回归理论在数控机床热误差补偿中的应用[J]. 田国富,胡军,郭玉学.  机械工程与自动化. 2013(02)
[8]基于球杆仪的空间误差测量分析方法研究[J]. 姚雨良,赵飞,张东升.  组合机床与自动化加工技术. 2011(08)
[9]双转台五轴数控机床误差实时补偿[J]. 张宏韬,杨建国,姜辉,姚晓栋.  机械工程学报. 2010(21)
[10]基于改进遗传算法的加权模糊C均值聚类算法[J]. 李同强,周天弋,吴斌.  计算机应用. 2009(S2)

博士论文
[1]考虑环境温度的重型机床综合误差建模和补偿[D]. 谭波.华中科技大学 2015
[2]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[3]数控机床误差综合补偿技术及应用[D]. 杨建国.上海交通大学 1998

硕士论文
[1]数控机床的热影响分析及补偿策略研究[D]. 罗范杰.西南科技大学 2015
[2]数控精密制造中机床几何误差的理论建模与试验研究[D]. 韩飞飞.吉林大学 2013
[3]五轴数控机床误差综合建模与测量技术[D]. 凡志磊.上海交通大学 2011
[4]10线法辨识三轴数控机床几何误差及误差补偿研究[D]. 黄天喜.中南大学 2008



本文编号：3728471