基于“S”形试件的机床刚度特性检验方法研究

发布时间：2017-11-03 09:34

  本文关键词：基于“S”形试件的机床刚度特性检验方法研究

  更多相关文章： “S”形检验试件 数控机床 机床刚度 弹性变形

【摘要】：“S”形检验试件是成都飞机工业集团提出的一种用于检验五轴联动数控机床动态精度的新型检验试件,目前已用于机床的验收工作中,且得到了良好的使用结果。新型检验试件的检测机理研究尚不够完善,已成为其国际化标准制定和进一步推广应用的瓶颈。本文以清华大学联合电子科技大学以及其他众多高校、机床厂商等的合作项目“五轴联动数控机床精度测评技术与标准”为背景,以一台A/C摆角五轴联动机床为研究对象,通过对机床弹性变形、运动控制策略和试件曲率的综合研究,理论与实验相结合,研究“S”形检验试件对机床刚度特性的检验方法。论文的主要研究内容如下:(1)以机床滚珠丝杠进给系统的机械结构为研究对象,建立了考虑结合面特性的数控机床滚珠丝杠直线进给系统的动力学模型,在此基础上得到了机床平动坐标轴的扭转、轴向和垂直方向的弹性变形模型,根据五轴机床运动原理将机床各坐标轴的弹性变形耦合到刀尖点,得到了试件上因机床弹性变形导致的轮廓度误差模型。(2)研究了机床弹性变形引起的轮廓度误差与试件曲率之间的关系。在matlab中实现了数控系统控制机床运动的控制策略算法,通过获取到的“S”形检验试件的后置指令,计算得到了机床在加工“S”形检验试件过程中各个坐标轴运动的速度和加速度。结合建立的试件轮廓度误差模型和计算得到的机床坐标轴的运动参数,得到了机床加工过程中因弹性变形造成的试件轮廓度误差的仿真结果,并在此基础之上进一步分析了机床弹性变形引起的轮廓度误差与加工试件曲率之间的关系,并通过实验验证了上述结论。(3)以中国的“S”形检验试件、NAS979标准件和德国提出的“S”形检验试件为研究对象,结合建立的轮廓度误差模型和数控系统运动控制策略模型,研究机床弹性变形造成的轮廓度误差沿试件刀路的分布规律。根据单一变量原则分别对数控系统中设定的机床运动约束、加工的进给速度、三种检验试件的曲率与试件轮廓度误差之间的关系进行研究,总结得出利用“S”形检验试件检验机床刚度特性的方法,并对三种不同检验试件的形面特性和检验能力进行了对比。
【关键词】：“S”形检验试件 数控机床 机床刚度 弹性变形
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 主要研究内容及研究方法12-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 滚珠丝杠进给系统动力学建模13-15
• 1.3.2 机床各坐标轴运动参数的求解方法15-16
• 1.4 论文的技术路线及组织结构16-19
• 第二章 机床弹性变形误差建模19-37
• 2.1 滚珠丝杠进给系统动力学建模19-28
• 2.1.1 滚珠丝杠进给系统存在的问题19-21
• 2.1.2 滚珠丝杠扭转及轴向动力学模型21-24
• 2.1.3 滚珠丝杠结合面动力学模型24-26
• 2.1.4 滚珠丝杠垂直方向动力学模型26-28
• 2.2 机床弹性变形造成的试件轮廓度误差模型28-35
• 2.2.1 滚珠丝杠的扭转弹性变形29-30
• 2.2.2 滚珠丝杠的轴向弹性变形30
• 2.2.3 机床弹性变形造成的试件轮廓度误差模型30-35
• 2.3 机床弹性变形的影响因素35-36
• 2.4 小结36-37
• 第三章 机床弹性变形误差与试件曲率的关系37-64
• 3.1 试件的曲率对机床弹性变形的影响37-40
• 3.1.1 试件的曲率对机床进给速度的影响37-38
• 3.1.2 进给速度对机床弹性变形的影响38-40
• 3.2 后置指令的获取及曲率计算40-47
• 3.2.1 后置指令的获取40-45
• 3.2.2 后置指令的加工仿真45-46
• 3.2.3 基于后置指令的试件曲率的计算46-47
• 3.3 基于后置指令的机床运动状态求解47-58
• 3.3.1 数控系统的控制策略47-48
• 3.3.2 刀具路径重规划48-50
• 3.3.3 交叉约束迭代法50-55
• 3.3.4 进给速度仿真结果分析55-58
• 3.4 机床弹性变形造成的轮廓度误差与试件曲率的关系58-63
• 3.5 小结63-64
• 第四章“S”形试件对机床刚度特性的检验机理64-78
• 4.1 试件对机床刚度特性的检验条件64
• 4.2 数控系统设置的约束对试件轮廓度误差的影响64-67
• 4.3 进给速度和曲率对试件轮廓度误差的影响67-74
• 4.3.1 三种检验试件的曲率对比67-69
• 4.3.2 三种检验试件的轮廓度误差与进给速度的关系69-72
• 4.3.3 德国S件对机床刚度特性的检验72-74
• 4.4“S”形检验试件对机床刚度特性检验方法74-77
• 4.5 小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张得礼,周来水,神会存;高速数控加工速度的自适应控制[J];机械科学与技术;2005年09期

，

本文编号：1135647