基于工件曲面形貌信息的数控机床误差分离研究

发布时间：2017-12-07 10:26

  本文关键词：基于工件曲面形貌信息的数控机床误差分离研究

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【摘要】：数控机床误差是影响机床加工精度的重要因素,明确机床加工中各项误差的产生,是进行机床误差建模与补偿的关键。机床加工过程中,各种静态和动态误差都会反映到工件表面上,形成面形误差。本文主要在工件曲面形貌信息分析的基础上进行数控机床各项误差分离相关领域的研究。以工件曲面形貌检测为入口,通过对工件曲面形貌信息分析、刀位点反求计算等环节,结合机床加工运动模型、工件理论数模、理论刀轨路径信息等,对面形误差分离,分离出机床几何误差、热误差、动态误差,并与机床实际检测出的各项误差进行对比,分离结果与实际检测结果基本一致。对数控机床加工中误差源的产生进行分析,并以RTTTR型五轴数控机床为例,分析数控机床加工中的理想运动,建立各个运动轴在理想状态下的齐次变换矩阵以及他们之间的运动关系。并对刀具路径生成方式进行分析,针对复杂曲面的加工,提出基于加工工件曲面形貌及曲面动力学的刀具路径生成方式,以解决加工对工件曲面性能的影响和减小加工误差。同时对机床实际加工运动进行分析,得到各个运动轴的误差元素以及他们之间的齐次变换矩阵以及机床实际加工运动总的误差运动矩阵。最后将机床理想加工运动与实际加工运动结合,得出数控机床加工运动的综合模型。使用三坐标测量机对工件曲面进行测量,使用Geomagic Studio软件对工件曲面形貌数据进行处理,以获得完整的工件点云数据,进而使用Geomagic Qualify软件对工件形貌信息数据进行特征创建,与工件理论CAD模型对齐,进行3D比较分析、2D比较分析,最终获得实际加工的工件曲面形貌信息,即工件曲面点云的理论坐标值、实际坐标值以及各点的理论坐标值与实际坐标值之间的偏差。依据工件曲面形貌信息,使用刀触点、刀位点反求算法,确定出工件点云中的刀触点和刀位点,并以此建立基于刀触点矢量链的数控机床误差模型,使用该模型能够得到了各个刀触点处机床产生的误差,并对该关系进行求解,获得下一个刀触点产生误差的空间累积效应及其规律,实时为机床的误差补偿提供量化依据。依据工件曲面形貌信息,结合基于刀触点矢量链的数控机床误差模型,建立基于工件曲面刀触点的六维误差模型,对机床各项误差进行分离,分离出几何误差、热误差和动态误差,并使用双球杆仪和激光干涉仪对机床误差进行检测,验证分离方法的正确性。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659

【参考文献】

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1 吴禄慎;高红卫;孟凡文;;NURBS曲面重构与点云-曲面误差分析[J];激光与红外;2010年10期

2 林伟青;傅建中;许亚洲;陈子辰;;基于在线最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模与补偿[J];计算机集成制造系统;2008年02期

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本文编号：1262089