数控机床几何误差软件补偿技术研究

发布时间：2017-03-06 14:02

  本文关键词：多功能数控铣床几何误差补偿技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中北大学》 2010年

数控机床几何误差软件补偿技术研究

孙克  

【摘要】： 提高机床几何精度有误差预防和误差补偿两种方法。误差补偿法使用软件技术,不仅可以提高制造数控机床的精度等级,对现有数控机床的精度进行升级,而且具有低成本、易实现等特点,因此具有重要的理论和实际意义。近年来,国内外学者开展了大量的研究工作,取得了一定的进展。但是,总体而言,数控机床刀具相对工件的几何误差建模、原始误差项的测量与识别、几何误差补偿技术等还存在较大不足。为此,本文针对上述问题对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析,并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及软件误差补偿等方面开展深入研究,取得的主要研究成果如下: 首先研究机床的误差分类及测量方法,比较了数控机床传统的和先进的误差测量工具和测量方法,并对激光干涉仪、球杆仪等先进测量仪器的测量原理和应用方法进行了分析总结。 其次本文对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了系统、深入的探讨。详细分析了14线法,并深入分析了12线误差分析方法,也是本文创新之处,利用几何法和多体系统运动学理论推导出十八个误差辨识方程,充分利用激光干涉测量仪检定多轴机床的三个平动轴的位移量误差,应用误差辨识软件,解得各测量点的十八个误差参数,即每个运动方向的三个位移误差和三个姿态误差,再根据实际情况求解三项垂直度误差,最后得到了所有的21项几何误差。 再次,本文深入研究了基于直接计算法修正理论数控指令的软件误差补偿,软件部分用VC编写,提出了在华中数控系统上实现几何误差补偿的方法。建立了数控机床几何误差补偿的实验验证系统,在此系统上,实现了三轴运动几何误差补偿的实验验证。 实验结果表明,本文建立的几何误差模型、机床原始误差项检测方法、以及几何误差补偿方案是行之有效的。

【关键词】：
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG659
【目录】：

摘要4-5

Abstract5-9

第一章 绪论9-20

1.1 课题研究的意义与目的9-13

1.2 国内外相关技术研究发展现状13-18

1.2.1 数控机床误差的研究现状13-15

1.2.2 数控机床误差补偿研究现状15-18

1.3 本文的主要研究工作18-20

1.3.1 本文的研究内容和关键技术18

1.3.2 论文的创新点18-20

第二章 数控机床误差的基本理论分析20-32

2.1 数控机床误差种类分析20-23

2.2 数控机床常用的检测误差仪器介绍23-27

2.2.1 球杆仪的构造及应用23-25

2.2.2 激光干涉仪的应用25-27

2.3 机床误差的测量方法介绍27-29

2.4 三轴数控机床几何误差元素29-31

2.5 本章小结31-32

第三章 数控机床原始误差项的检定32-39

3.1 原始误差项的检测内容32-33

3.2 检测对象与环境33-35

3.3 检定方法35-38

3.4 本章小结38-39

第四章 数控机床几何误差参数辨识建模技术39-56

4.1 误差元素的建模理论分析39

4.2 14 线数控机床几何误差参数辨识方法39-43

4.3 几何误差的12 线法测量辨识43-49

4.4 12 线辨析法的测量分析与实验结论49-54

4.5 采用球杆仪的误差综合分析与结论54-55

4.6 本章小结55-56

第五章 数控机床几何误差软件补偿实验56-81

5.1 误差补偿技术及分类56-58

5.2 几何误差软件补偿实现过程58-65

5.2.1 数控指令修正值计算方法59-63

5.2.2 数控系统的软件结构及误差补偿原理63-65

5.3 数控机床综合几何误差补偿的实验验证65-76

5.4 数控机床几何误差补偿结论分析（激光干涉仪）76-79

5.5 数控机床几何误差补偿后的测量分析（球杆仪）79-80

5.6 本章小结80-81

第六章 结论与展望81-83

6.1 全文总结81-82

6.2 展望82-83

附录:误差补偿程序代码（部分）83-95

参考文献95-99

攻读硕士学位期间发表的论文99-100

致谢100

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李东光,张国雄,李贵涛;提高激光干涉测量精度的研究[J];北京理工大学学报;2000年05期

2 沈兴全,张清;三坐标数控机床精度检测与误差补偿[J];测试技术学报;2005年03期

3 贠今天,刘丽冰;数控机床几何误差参数辨识新方法的研究[J];河北工业大学学报;1999年06期

4 汪玉平,常志强,罗永松;测量数控机床精度的一种新方法[J];河南机电高等专科学校学报;2002年03期

5 杨建国,许黎明,刘行,李勇,李启斌,王嵘,潘志宏;加工中心的几何误差和热误差综合补偿模型[J];计量学报;2001年02期

6 王一丁，张国雄，臧艳芬，楚晓华，杜君文;数控加工中心的位置误差补偿模型[J];计量学报;1995年03期

7 黎亚元,肖继学,陈守强;数控系统圆插补误差测试及分析[J];黑龙江工程学院学报;2001年03期

8 周凯,陆启建;数控机床高精度轨迹控制的一种新方法[J];机械工程学报;1999年05期

9 袁景侠,倪军;精密加工的计算机提高精度技术[J];机械与电子;1998年06期

10 周太平,万建新;保证数控加工精度的几点编程经验[J];机械制造;2003年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘玉荣;高速进给单元刚度与定位精度的研究[D];广东工业大学;2000年

2 李宝忠;加工中心的误差补偿研究[D];北京工业大学;2000年

3 马春敏;数控机床主结构设计技术及结构修改技术的研究[D];北京工业大学;2000年

4 卢绍青;数控机床通用误差补偿技术研究[D];北京工业大学;2001年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐燕杰,苗恩铭,陈晓怀;热膨胀系数同弹性模量数学模型分析[J];安徽纺织职业技术学院学报;2003年01期

2 李龙根,刘桂雄;基于熵概念的现代精度评价指标体系初探[J];北京工业职业技术学院学报;2003年03期

3 高慧;杜建军;;超精密车床的软件误差补偿技术研究[J];北京工业职业技术学院学报;2011年01期

4 周鸿斌;张建民;付红伟;李少玲;;PRS-XY型混联数控机床工作台误差补偿技术[J];北京理工大学学报;2007年02期

5 沈兴全,张清;三坐标数控机床精度检测与误差补偿[J];测试技术学报;2005年03期

6 刘林林;陈晓倩;李松福;郝毅;;汽车U型纵梁数控冲孔线的加工误差补偿[J];锻压装备与制造技术;2012年02期

7 郑学刚;赵宇;吴洪涛;;机床热误差建模及检测系统模块设计[J];电子测量与仪器学报;2009年09期

8 谭华;叶正环;;数控加工精度异常的影响因素及其控制[J];鄂州大学学报;2006年06期

9 李龙根,刘桂雄;基于熵概念的现代精度评价方法研究[J];佛山科学技术学院学报(自然科学版);2003年03期

10 吴东;;纺织机械关键件的自寻位数控编程技术的研究[J];纺织机械;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 方芳;赵清;;数控机床运动精度的研究[A];科技创新与产业发展（A卷）——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年

2 张训亚;费本华;张伟;;木工数控机床精度研究概述[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集（会刊）[C];2009年

3 陈晓怀;党学明;程真英;;动态测量误差分布及精度损失模型研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（2）[C];2008年

4 陈晓怀;贾振;党学明;;多功能动态精度试验系统的设计及研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年

5 洪迈生;江建鹏;曲征洪;;数控机床和数控装备的精度诊断[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年

6 许桢英;费业泰;陈晓怀;;动态精度理论研究与发展[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（下）[C];2001年

7 范金梅;许黎明;赵晓明;范浩;黄凯峰;;机床热误差补偿中温度传感器布置策略的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

8 蒋敏兰;费业泰;;动态误差分解与溯源理论与方法研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 沈洪垚;自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究[D];浙江大学;2010年

2 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年

3 张宏韬;双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D];上海交通大学;2011年

4 陈诚;θFXZ型坐标测量机结构分析与驱动系统热误差模型的研究[D];天津大学;2010年

5 李静;提高大型曲轴切点跟踪磨削轮廓精度的关键技术研究[D];上海大学;2011年

6 王文明;深海管道位姿测量系统的研制及相关理论研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 郭建烨;三杆少自由度混联机床精度分析及相关问题的研究[D];东北大学;2009年

8 王立成;复杂曲面原位检测方法与实验研究[D];华中科技大学;2012年

9 亓四华;制造质量零废品控制理论与技术的研究[D];合肥工业大学;2001年

10 卢强;基于stewart平台机构的并联机床设计理论及方法研究[D];南京理工大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 石欣;换向器滚压加工过程检测系统研究[D];大连理工大学;2010年

2 卢艳峰;数控机床滑枕悬伸变形误差补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年

3 阳江源;数控机床热误差检测与建模研究[D];大连理工大学;2010年

4 伍英华;六自由度一体式坦克模拟器误差特性及控制[D];大连理工大学;2010年

5 周源;精密加工中心热误差检测及补偿技术研究[D];大连理工大学;2010年

6 仇正周;高速经编机电子横移的动态响应特性研究[D];江南大学;2010年

7 钱文杰;基于无线传感技术的数控机床温度监测系统研究与实现[D];浙江大学;2011年

8 汪琛琛;基于扫频激光干涉的数控机床几何误差测量系统[D];浙江大学;2011年

9 金建荣;滚珠丝杠在线动态测量及误差补偿技术研究[D];江南大学;2011年

10 占小猛;超细长簧丝变径加工技术研究[D];沈阳工业大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 范晋伟,阎绍泽,刘又午;提高飞行器结构件加工精度的通用误差补偿技术[J];导弹与航天运载技术;1999年03期

2 吴焱明,王治森;带前馈的模糊积分控制器在伺服系统中的应用[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1997年06期

3 王文绵;用于精密和超精密测长的双频激光干涉仪[J];航空精密制造技术;1995年02期

4 黎亚元,张恕远,肖继学;基于神经网络的数控圆精度测试[J];测控技术;2000年03期

5 丁亚军;提高经济型数控车床车削精度的方法[J];机电工程;2002年04期

6 茅振华,孙鲁涌,慎励进;数控机床精度的激光干涉法测试与补偿[J];机电工程;1999年04期

7 费业泰;误差理论的研究与进展[J];计量技术;1998年08期

8 王一丁，张国雄，臧艳芬，，楚晓华，杜君文;数控加工中心的位置误差补偿模型[J];计量学报;1995年03期

9 庞土宗,白漫江;CAD/CAM的几何模型系统概论[J];计算机辅助设计与制造;1997年02期

10 顾新建，胡树根;CAD／CAM中的零件特征分析和成组技术[J];计算机辅助设计与制造;1995年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘伟;;浅析数控机床几何误差及其补偿方法[J];铜业工程;2009年01期

2 刘焕牢;李斌;王贵;师汉民;;数控机床几何误差特性及其测量方法研究[J];机械科学与技术;2007年12期

3 孙克;沈兴全;;基于22线测量法的数控机床误差参数辨识技术[J];机械工程师;2009年03期

4 张明伟;沈兴全;;12线测量法在数控机床误差辨识过程中的应用[J];机械工程与自动化;2010年01期

5 贠今天,刘丽冰;数控机床几何误差参数辨识新方法的研究[J];河北工业大学学报;1999年06期

6 胡赤兵;许明明;马志宏;;数控机床几何误差的综合建模与补偿[J];现代制造工程;2007年11期

7 李欢玲;吴洪涛;;三坐标数控机床的几何误差参数辨识[J];机械制造;2008年04期

8 刘焕牢,师汉民,李斌,周会成;数控机床平面误差场的接力测量法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年11期

9 王易平;陶若冰;;基于NURBS曲线的数控机床几何误差实时补偿研究[J];新技术新工艺;2009年07期

10 凡志磊;杨建国;李中华;;一种数控机床几何误差多项式模型的阶数选择方法[J];机床与液压;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李航;孙厚芳;袁光明;;基于二维误差测量的数控机床误差补偿与控制[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

2 刘震;;力士乐IndraMotion MTX数控机床的高性能处理器[A];高档数控机床与制造工艺创新论坛论文集[C];2009年

3 刘又午;章青;赵小松;张志飞;;先进制造技术的重要课题[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

4 张建生;张钢;汪希平;;数控机床中进给系统的位置记忆研究[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

5 辛红敏;张建国;颉潭成;南翔;;基于HUNUC系统的数控机床维护技术[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

6 徐根元;;数控机床的润滑工作[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年

7 杨霞;刘鹏;;数控机床多轴联动伺服控制系统的设计[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年

8 王秋成;袁巨龙;;竞争优势创建技术在数控机床新产品开发中的应用[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年

9 苏春;;数控机床快速化设计的使能技术与途径[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年

10 伏德贵;廖正菊;旷生平;;数控机床自动螺距误差补偿[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 韩金池;[N];中国工业报;2005年

2 本报记者　 李培森;[N];中国工业报;2006年

3 吕强;[N];中国证券报;2007年

4 王小波;[N];中国质量报;2006年

5 原国锋;[N];人民日报;2007年

6 王超;[N];机电商报;2008年

7 胡启林;[N];中国工业报;2008年

8 中国机床工具工业协会行业部;[N];中国工业报;2004年

9 胡启林;[N];中国工业报;2009年

10 本报记者 刘伶玲;[N];中国知识产权报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘焕牢;数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D];华中科技大学;2005年

2 许彬彬;基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析[D];吉林大学;2011年

3 陈炳锟;数控机床可靠性试验设计及评估方法研究[D];吉林大学;2011年

4 魏领会;数控机床可用性耦合建模及影响度分析[D];吉林大学;2011年

5 葛红玉;数控机床装配可靠性建模及控制技术研究[D];重庆大学;2011年

6 张士雄;数控机床用高性能交流伺服驱动控制技术研究[D];华南理工大学;2010年

7 潘超;数控机床直线电驱进给系统控制技术及动态特性研究[D];江苏大学;2011年

8 胡峰;数控机床进给系统动态特性辨识与状态监测方法研究[D];华中科技大学;2009年

9 何王勇;数控机床双轴同步控制技术研究[D];华中科技大学;2011年

10 李小力;数控机床综合几何误差的建模及补偿研究[D];华中科技大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张变霞;数控机床精度及误差补偿技术[D];中北大学;2008年

2 郭辰;多功能数控铣床几何误差补偿技术的研究[D];沈阳工业大学;2005年

3 孙克;数控机床几何误差软件补偿技术研究[D];中北大学;2010年

4 王欢;数控机床几何误差非接触圆轨迹检测方法研究[D];西安理工大学;2007年

5 周伦才;数控机床运动误差智能补偿方法的研究[D];兰州理工大学;2008年

6 鲁远栋;数控机床热误差检测及补偿技术研究[D];西南交通大学;2007年

7 陈振东;数控机床载荷误差及其补偿的研究[D];天津大学;2007年

8 王妹婷;基于虚拟仪器的数控机床误差采集、参数辨识研究[D];河北工业大学;2005年

9 李宝忠;加工中心的误差补偿研究[D];北京工业大学;2000年

10 陈文;基于多学科设计优化理论的数控机床综合误差补偿的并行算法[D];北京工业大学;2009年

  本文关键词：多功能数控铣床几何误差补偿技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：248282