四轴卧式加工中心空间精度的建模、检测及可靠性分析

发布时间：2017-09-20 19:27

  本文关键词：四轴卧式加工中心空间精度的建模、检测及可靠性分析

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【摘要】：课题来源于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题—精密立卧式加工中心技术创新平台,重点从事高精度四轴卧式加工中心空间精度建模及检测技术的研究,课题研究主要内容包括如下：(1)四轴卧式加工中心空间误差建模基于多体系统理论,针对四轴卧式加工中心的空间结构特点,通过溯源分析确定其三直线运动轴中包含定位、直线度、角度、垂直度误差在内的21项几何误差因素,并综合考虑回转运动轴中包含位移、角度在内6项几何误差的耦合作用,构建四轴卧式加工中心空间误差模型。(2)四轴卧式加工中心几何误差辨识模型及检测方法基于九线法构建四轴卧式加工中心几何误差辨识模型；针对THM46100高精度四轴卧式加工中心,借助激光干涉仪进行三直线运动轴几何误差检测,借助空间误差辨识模型分析计算其21项几何误差；同时,配合球杆仪及回转分度仪对回转轴的几何误差进行检测分析,辨识出回转轴中的6项几何误差,从而实现了机床空间精度的检测分析。(3)四轴卧式加工中心空间精度的优化分析利用THM46100四轴卧式加工中心几何误差辨识数据,并借助四轴卧式加工中心空间误差模型,分析机床几何误差灵敏度及重要度,确定机床在X、Y、Z三个方向上空间精度影响最大的关键误差因素,依次为定位误差、定位误差、,直线度误差；通过对关键误差因素进行补偿,优化了机床空间误差场,分析结果表明,空间最大综合误差由0.0564mm减小为0.0278mm。(4)空间精度可靠性评价方法构建四轴卧式加工中心精度可靠性模型,以及空间精度可靠性评价方法。通过THM46100四轴卧式加工中心空间几何误差分布特征分析,确定各误差样本服从正态分布,基于蒙特卡洛模拟法求得X、Y、Z及合方向空间误差均服从正态分布,并基于精度可靠性模型计算机床空间精度的可靠度。课题研究针对四轴卧式加工中心进行了空间精度建模及检测分析,并应用于THM46100高精度四轴卧式加工中心精度检测的工程实践,实验结果验证了理论模型的正确性,为此类型机床空间精度设计分析提供了理论指导。
【关键词】：四轴卧式加工中心 空间精度 溯源分析 几何误差辨识 可靠性评价
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景及意义11-13
• 1.2 课题国内外研究现状与发展趋势13-19
• 1.2.1 机床空间误差建模技术研究13-15
• 1.2.2 机床运动误差检测与辨识方法研究15-17
• 1.2.3 机床运动精度可靠性建模研究17-19
• 1.3 课题主要研究内容与实施路线19-21
• 1.3.1 课题研究内容19
• 1.3.2 课题实施路线19-21
• 第二章 四轴卧式加工中心的空间误差建模21-47
• 2.1 四轴卧式加工中心的基本结构21-22
• 2.2 四轴卧式加工中心拓扑结构分析22-34
• 2.2.1 多体系统的拓扑结构描述22-25
• 2.2.2 多体系统相邻体间实际运动坐标变换25-33
• 2.2.3 四轴卧式加工中心拓扑结构描述33-34
• 2.3 四轴卧式加工中心的几何误差分析34-37
• 2.3.1 机床误差来源与分类34-35
• 2.3.2 四轴卧式加工中心几何误差溯源分析35-37
• 2.4 四轴卧式加工中心空间误差建模37-45
• 2.4.1 四轴卧式加工中心相邻体间特征矩阵描述37-41
• 2.4.2 四轴卧式加工中心空间误差建模分析41-45
• 2.5 本章小结45-47
• 第三章 四轴卧式加工中心几何误差辨识47-75
• 3.1 数控机床直线运动轴几何误差辨识原理47-52
• 3.1.1 机床直线运动轴位移误差和转角误差辨识47-51
• 3.1.2 机床直线运动轴间垂直度误差辨识51-52
• 3.2 数控机床回转运动轴几何误差辨识原理52-57
• 3.3 四轴卧式加工中心几何误差检测与辨识实验57-74
• 3.3.1 直线运动轴几何误差检测与辨识实验57-70
• 3.3.2 回转运动轴几何误差检测与辨识实验70-74
• 3.4 本章小结74-75
• 第四章 四轴卧式加工中心空间误差场分析75-89
• 4.1 四轴卧式加工中心空间误差场分布分析75-80
• 4.2 基于空间误差模型的几何误差灵敏度分析80-86
• 4.2.1 四轴卧式加工中心各几何误差灵敏度排序80-84
• 4.2.2 四轴卧式加工中心各几何误差重要程度分析84-86
• 4.3 四轴卧式加工中心空间误差场的优化86-88
• 4.3.1 四轴卧式加工中心关键几何误差补偿分析86-87
• 4.3.2 四轴卧式加工中心空间误差场优化设计87-88
• 4.4 本章小结88-89
• 第五章 四轴卧式加工中心空间精度可靠性评价89-113
• 5.1 空间精度可靠性的指标及评价89-92
• 5.1.1 机构运动精度可靠性及其影响因素89
• 5.1.2 四轴卧式加工中心空间精度可靠性评价指标89-90
• 5.1.3 四轴卧式加工中心空间精度可靠性评价方法90-92
• 5.2 四轴卧式加工中心空间精度可靠性建模分析92-111
• 5.2.1 四轴卧式加工中心空间精度可靠性数学模型92-94
• 5.2.2 四轴卧式加工中心空间精度几何误差分布特征分析94-108
• 5.2.3 四轴卧式加工中心空间精度可靠度的计算108-111
• 5.3 本章小结111-113
• 第六章 结论113-115
• 致谢115-117
• 参考文献117-123
• 附录 攻读学位期间发表的论文及专利123

【参考文献】

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本文编号：889978