数控加工精度在机检测技术及其误差修正技术研究
发布时间：2022-01-14 04:28
通过为数控机床配备零件精度检测用测头以及相应的检测、误差修正加工程序,即构成带修正功能的在机检测系统。该技术将加工、检测和误差修正集成在同一台设备上完成,避免了多次装夹、重复定位误差,可以较好地解决零件精度误差超差难以修正和辅助时间长等现实问题。本论文面向国内中小型机械制造类企业,从现场一线实际生产需求出发,对零件数控加工精度在机检测及修正加工关键技术进行了较为深入的探索与实践,主要包括以下几个方面的内容:（1）分析了在机检测主要的误差来源,研究了测头偏心、长度误差的现场快速标定方法,并通过实验测定了一款国产在机检测测头的预行程误差。为了满足现场高效率的使用要求,建立一种基于误差数据表的快速补偿办法。（2）根据STL格式零件孔类特征显示所存在的问题,研究了孔壁测量点的生成策略以及法矢的估算方法,制定了内孔、圆柱孔的在机检测方案,建立并通过实例验证了孔类特征加工误差的原位修正补偿加工方法。（3）制定适用现场、带修正功能的加工精度在机检测总体方案。根据企业现有加工设备条件和孔类特征零件加工精度检测所面临的问题,搭建起一个集在机检测、误差评估和即时输出误差修正加工参数的相对完整的在机检测集成...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
触发式测4
广州大学硕士学位论文13作为工作母机的数控机床装备基本可以满足高精度作业，较多的研究文献表明与测头相关的误差一直以来被认为是数控机床在机检测主要的误差来源。所谓“与测头相关的误差”通常包括触发式测头本身机械结构（测头的固有特性，测头制造出来后一般保持不变）和触测方式（主要指触碰工作的各种形式，相对变化莫测）所决定的测头静态误差和动态误差[58]。如图2-2所示为常用的触发式测头，这种测头主要由测头翼座、球副支撑、压力弹簧和探针（可置换，有不同长度和测球大小规格，一端镶有红宝石测球，另一端通过螺纹连接固定在翼座上）组成。测头采用三点布局的结构设计，符合运动学静定原理，信号检测系统属常闭系统，原理很简单但有极高的工作可靠性。1.压力弹簧；2.球副支撑；3.测头翼座；4.探针及测球图2-2触发式测头内部机械结构2.1.1测头动态误差应用触发式测头实施在机检测时，红宝石测球触碰到被测工件表面并达到一定测量力的一瞬间，测头回路断开并即时发出接触信号，系统收到信号后立即停止运动。如图2-3所示的测量时序图可知，在测头完成工件触碰的一个周期0～4时间内，0～1为测球触碰工件后给机床发出信号的滞后时间，1～2为测头发出触碰信号至NC系统接收并作出回应的滞后时间，2～3为系统指示测头停止运动并记录当前测球中心坐标的滞后时间，3～4为一个工作周期停止至下一周期开始所滞后时间。分析可知，每个测量周期内总滞后时间为40，因此实际测头移动误差为30时间内机床工作部件所移动的距离。2134
数控加工精度在机检测技术及其误差修正技术研究14图2-3测量过程时序图根据误差产生的随机特性，测头动态误差通常又分为动态偶然误差S(A)和动态可测误差VS)(两种：动态偶然误差S(A)动态偶然误差S(A)是指测头从发出触碰信号至系统响应该信号时机床工作台的位移量，即从1t～2t期间被测工件相对原理想停止位的位移量。系统采用扫描方式取样的过程和时间间隔如图2-4所示。图2-4系统采样过程示意图如图可发现，测头触碰信号到来时，当次扫描可能刚刚结束，即系统可能恰巧无法采集到和立即响应，而是等到下一次扫描到来时才能响应。因为触发信号的到来是偶然的，所以动态偶然误差S(A)的值由于系统采样延迟时间t的随机性而具有不确定性（为接触速度）。S(A)=tV(2-1)由式(2-1)可以看出，采样延迟时间t的大小处于0~范围内，为系统的采样周期。假设=2，=50/，则动态偶然误差最大值为1.7；而假设=600/，那么通过计算得知动态偶然误差可达20。由此可见，利用触发式测头进行在机检测时，应尽量避免使用过大的触碰速度。动态可测误差VS)(动态可测误差VS)(是指系统从接收到测头发出的触发信号至记录测球中心当前所在空间位置为止机床工作台（工件）由于运动惯性继续往前行走的位
本文编号：3587808
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
触发式测4
广州大学硕士学位论文13作为工作母机的数控机床装备基本可以满足高精度作业，较多的研究文献表明与测头相关的误差一直以来被认为是数控机床在机检测主要的误差来源。所谓“与测头相关的误差”通常包括触发式测头本身机械结构（测头的固有特性，测头制造出来后一般保持不变）和触测方式（主要指触碰工作的各种形式，相对变化莫测）所决定的测头静态误差和动态误差[58]。如图2-2所示为常用的触发式测头，这种测头主要由测头翼座、球副支撑、压力弹簧和探针（可置换，有不同长度和测球大小规格，一端镶有红宝石测球，另一端通过螺纹连接固定在翼座上）组成。测头采用三点布局的结构设计，符合运动学静定原理，信号检测系统属常闭系统，原理很简单但有极高的工作可靠性。1.压力弹簧；2.球副支撑；3.测头翼座；4.探针及测球图2-2触发式测头内部机械结构2.1.1测头动态误差应用触发式测头实施在机检测时，红宝石测球触碰到被测工件表面并达到一定测量力的一瞬间，测头回路断开并即时发出接触信号，系统收到信号后立即停止运动。如图2-3所示的测量时序图可知，在测头完成工件触碰的一个周期0～4时间内，0～1为测球触碰工件后给机床发出信号的滞后时间，1～2为测头发出触碰信号至NC系统接收并作出回应的滞后时间，2～3为系统指示测头停止运动并记录当前测球中心坐标的滞后时间，3～4为一个工作周期停止至下一周期开始所滞后时间。分析可知，每个测量周期内总滞后时间为40，因此实际测头移动误差为30时间内机床工作部件所移动的距离。2134
数控加工精度在机检测技术及其误差修正技术研究14图2-3测量过程时序图根据误差产生的随机特性，测头动态误差通常又分为动态偶然误差S(A)和动态可测误差VS)(两种：动态偶然误差S(A)动态偶然误差S(A)是指测头从发出触碰信号至系统响应该信号时机床工作台的位移量，即从1t～2t期间被测工件相对原理想停止位的位移量。系统采用扫描方式取样的过程和时间间隔如图2-4所示。图2-4系统采样过程示意图如图可发现，测头触碰信号到来时，当次扫描可能刚刚结束，即系统可能恰巧无法采集到和立即响应，而是等到下一次扫描到来时才能响应。因为触发信号的到来是偶然的，所以动态偶然误差S(A)的值由于系统采样延迟时间t的随机性而具有不确定性（为接触速度）。S(A)=tV(2-1)由式(2-1)可以看出，采样延迟时间t的大小处于0~范围内，为系统的采样周期。假设=2，=50/，则动态偶然误差最大值为1.7；而假设=600/，那么通过计算得知动态偶然误差可达20。由此可见，利用触发式测头进行在机检测时，应尽量避免使用过大的触碰速度。动态可测误差VS)(动态可测误差VS)(是指系统从接收到测头发出的触发信号至记录测球中心当前所在空间位置为止机床工作台（工件）由于运动惯性继续往前行走的位
本文编号：3587808
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