五轴数控机床回转轴误差综合补偿系统的研究

发布时间：2017-09-04 19:10

  本文关键词：五轴数控机床回转轴误差综合补偿系统的研究

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【摘要】：随着装备制造业的不断发展,五轴数控机床发挥着越来越重要的作用,但是因其结构以及控制的复杂性,这也严重影响了其最终的加工精度。五轴数控机床包括直线轴和回转轴,对于直线轴误差的测量与补偿已有相对比较成熟的理论和方法,所以本文着重研究对五轴数控机床精度影响较大的回转轴的几何误差的建模、测量与补偿的方法,并进行实验验证。本文根据五轴数控机床的运动传递关系采用齐次坐标变换矩阵建立误差综合模型。基于现有的静止误差的测量方法,本文提出一种改进的静止误差的测量方法,同时也将球杆仪的安装误差考虑在误差综合模型中,推导得出每种测量模式下球杆仪的长度变化量与存在的静止误差之间的关系式,进而可以得到静止误差的辨识算法。考虑在运动误差测量时静止误差的数值所带来的影响,本文采用从运动误差测量得到的球杆仪的长度变化量数据中去除静止误差所带来的影响再进行运动误差辨识的方法。类似于静止误差测量的分析过程,本文推导得出运动误差测量时每种测量模式下球杆仪的长度变化量与存在的误差之间的关系式以及运动误差的辨识算法。本文采用基于误差综合模型的误差补偿策略,即首先根据G代码以及理想情况下的运动学正解计算出理想的刀位文件,然后代入到带有误差的运动学逆解公式得到补偿后的G代码。基于上述的理论分析与仿真实验,本文通过实验验证了所提出的建模、测量、补偿等方法的有效性。最后采用通过球杆仪进行虚拟加工凸锥台的截面圆的方法来验证此前所提到的误差测量与补偿方法的有效性。
【关键词】：五轴数控机床 误差综合模型 静止误差 运动误差 误差补偿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义7
• 1.2 国内外研究现状7-10
• 1.2.1 五轴数控机床误差建模理论的研究8
• 1.2.2 五轴数控机床回转轴误差的测量与辨识研究8-10
• 1.2.3 五轴数控机床误差补偿算法的研究10
• 1.3 本文的主要研究内容10-11
• 1.4 本文的章节安排11-13
• 第2章 回转轴几何误差分析与误差综合模型的建立13-21
• 2.1 回转轴几何误差分析13-15
• 2.1.1 静止误差元素14
• 2.1.2 运动误差元素14-15
• 2.2 误差综合模型的建立15-20
• 2.2.1 五轴数控机床的运动链分析16
• 2.2.2 五轴数控机床误差综合模型的建立16-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 回转轴的几何误差元素的测量与辨识21-39
• 3.1 测量仪器的原理与存在的问题21-23
• 3.1.1 测量仪器的工作原理21-22
• 3.1.2 球杆仪测量存在的问题22-23
• 3.1.3 球杆仪测量的理论基础23
• 3.2 静止误差的测量与辨识23-30
• 3.2.1 静止误差元素的测量23-28
• 3.2.2 静止误差元素的辨识28-30
• 3.3 运动误差的测量与辨识30-35
• 3.3.1 运动误差元素的测量30-34
• 3.3.2 运动误差元素的辨识34-35
• 3.4 运动误差与静止误差的分离35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 五轴数控机床误差补偿的实现39-46
• 4.1 五轴数控机床的运动学变换39-44
• 4.1.1 理想的运动学变换39-40
• 4.1.2 带误差的运动学变换40-44
• 4.2 误差补偿算法的实现44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第5章 五轴数控机床误差补偿的实验验证46-58
• 5.1 虚拟加工凸锥台的截面圆的实现46-48
• 5.2 误差元素值的测量与辨识48-54
• 5.2.1 静止误差的测量实验49-53
• 5.2.2 运动误差的测量实验53-54
• 5.3 虚拟加工凸锥台实验54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘国良,张宏韬,任永强,倪立峰,曹洪涛,杨建国;数控机床几何误差综合建模及其专家系统[J];现代制造工程;2005年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 凡志磊;五轴数控机床误差综合建模与测量技术[D];上海交通大学;2011年

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本文编号：793309