五轴机床RTCP同步检测系统的误差分析与补偿研究

发布时间：2020-04-09 16:07

【摘要】：数控机床的运动精度是影响其加工质量的关键因素,也是评判机床综合性能的重要指标。在机床运动精度检测方法中,仪器检测法是一种比试件切削法更加高效和便捷的检测方法,然而,当传统检测仪器应用于五轴机床的运动精度检测时,其局限性及繁琐性制约了机床加工精度的进一步提高。RTCP(Rotation Tool Center Point)功能使得数控程序的编程对象变为刀尖点,线性插补对象的转变避免了由旋转轴转动引入的非线性误差,从而提升了数控机床的加工精度。当进行RTCP测量时,旋转轴的旋转中心沿着编程轨迹运动,而刀尖点相对于工件坐标系始终静止,基于该特性研制的RTCP同步检测仪能够实现刀具姿态和刀尖点位移的同步检测,可以准确获得运动误差与各轴位置的对应关系,从而有利于机床误差溯源与补偿。然而仪器各零部件由于加工、装配等因素引入的误差将导致检测数据出现偏差,一种经济可行的方法是进行校正补偿,为此,本文进行了如下研究:1、同步检测仪的误差建模与评价。针对基于灵敏度分析的误差评价指标,分析局部灵敏度指标和全局灵敏度指标的不足,并在此基础上,完成综合全局灵敏度指标及其波动指标的构造。根据多体系统理论,建立同步检测仪的几何误差模型,由评价指标明确对终端误差影响程度较高的关键性误差。2、同步检测仪误差测量方案设计与实施。根据同步检测仪的特征,对误差测量方法进行分析。分析基于Monte Carlo法的各待测几何体测量点数和测量精度的关系,从而明确测量的最佳测点数目。按照同步检测仪各零部件特征,完成误差测量方案的设计和具体实施,由测量数据构造球面形状误差和综合误差,并完成误差标定的不确定度分析。3、建立误差补偿模型。针对球面形状误差,分析球面和平面接触点的判断方法,并由实际接触点完成补偿模型的建立。针对综合误差,分析忽略非线性误差的传统处理方法的不足,对比半参数估计与最小二乘法的估计精度,参照半参数模型的基本形式,建立综合误差的补偿模型,并采用二阶段估计方法对参数进行估计。4、误差补偿的软件实现与实验验证。依据已经完成的误差补偿模型,进行补偿功能的软件实现,并由对比实验,验证误差补偿的有效性。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】

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本文编号：2620974