数控机床热误差补偿测控系统研究

发布时间：2020-07-09 22:22

【摘要】：如今,生产制造正向着精密化方向发展,如何减小数控机床的误差问题越来越得到各界重视。其中,热误差占总误差的40%～70%,因此,对于如何有效测量和减小数控机床的热误差的研究是十分有必要。现在,正在工厂车间中服役的数控机床,大多数没有热误差补偿功能,因此,研发一套能够应用于工厂车间的热误差测量和补偿的方案以提高现役机床的加工精度,具有非常高的社会经济价值。对该领域国内外科研情况进行调研发现,当前对于数控机床热误差测量的方法有很多,但是自身都存在缺点。目前,已经广泛用于实验研究的激光干涉仪具有很高的测量精度,但是其价格昂贵、安装复杂、对于工作环境要求严苛,基本限于实验室环境。球杆仪和电感传感等接触式测量传感器,在一些测量方案中略显短板,而且其精度相对激光干涉仪较低。所以,急需研发只要能够适用于复杂环境中、高精度、应用方便的数控机床热误差测量系统。同时,在数控机床热误差补偿方案的研究中,基本分为硬件补偿和软件补偿。其中,硬件补偿具有很大的局限性,如不同的数控机床需要不同的硬件结构,这增大了数控机床热误差补偿的研发成本;软件补偿分为独立补偿板卡和计算机辅助补偿。相比之下,计算机辅助补偿需要在数控机床和计算机之间铺设通信线路,这在复杂的生产车间中,存在很多问题。因此,我们自行研发了独立补偿板卡,同时根据实际生产情况,使其具有无线通讯和控制功能。本文对国内外在数控机床热误差测量和补偿方面进行了分析和比较。提出了基于电涡流传感器的测量方案和采用独立补偿补偿卡的补偿方案。然后,对测量系统和控制系统进行了设计。并通过校准实验对所设计的电涡流传感器进行校准,确定其测量精度。最后,整套数控机床热误差补偿控制系统应用于LeaderWay V-450型立式数控加工中心,通过实验验证,本系统可以准确测量并补偿数控机床90%的热误差。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659
【图文】：

热误差进行深入了解，然后结合各项误差的特点，综合设计一个有效的测量方案。逡逑根据研究可以知道，数控机床基本有２１项热误差［２９］。分别为ＸＹＺ三轴的平移逡逑误差（如图２．１邋（ａ）所示）、ＸＹＺ三轴的角度误差以及ＸＹＺ三轴两两之间的垂逡逑直度误差（如图２．２邋（ｂ）所示）。逡逑ＢＵＨＩ逡逑图２．１主轴平移误差（ａ）和角度误差与垂直度误差（ｂ）逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｓｐｉｎｄｌｅ邋ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ邋ｅｒｒｏｒ（ａ）邋ａｎｄ邋ａｎｇｌｅ邋ｅｒｒｏｒ邋ａｎｄ邋ｖｅｒｔｉｃａｌｉｔｙ邋ｅｒｒｏｒ（ｂ）逡逑２．邋１．２几种测量方案的分析逡逑由数控机床误差种类可以知道所搭建测量系统的被测量基本就是直线位移逡逑量和角度量，而角度量是可以通过测量平移量计算得到。如国际标准中所提到的逡逑测量方案（如图２．３所示），通过测量检验棒五个点的直线位移变化是可以得到逡逑数控机床主轴ＸＹＺ三个方向的平移误差、Ｘ方向的角度误差以及Ｙ方向的角度逡逑、口O嗗义希ⅲ痔觳睢ｅ义希靛义

本文编号：2748060