五轴数控机床同步误差的测量与摩擦影响分析

发布时间：2017-09-25 08:41

  本文关键词：五轴数控机床同步误差的测量与摩擦影响分析

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【摘要】：龙门五轴数控机床具备结构刚性强、效率高、加工行程广等优点,尤其是在复杂平滑曲面的加工中占重要地位,同时也是汽车、模具、航天航空精密复杂零部件加工的重要设备,已经成为现代金属切削机床的一种通用设备。五轴联动机床代表制造业先进技术的集成方向,在很大程度上决定生产加工质量、效率。五轴数控加工技术优越性能,因为刀具在不用更换夹具重新装夹就能实现任意方向加工,大大减少了切削时间,材料切除率提高,表面精度也提高,但五轴机床由于直线轴与旋转轴联动,刚性差精度难以保证,所以加工精度要比三轴低。因此减小五轴机床误差成为研究重要目标,实现的技术也较难。本论文研究内容有：(1)龙门五轴机床的误差源和误差运动学分析。本论文对五轴数控机床的结构特点做了说明,并且详细的分析了移动副和转动副误差,给出了误差运动学方程,并进行综合误差建模,同时建立了基于摩擦的动力学模型。使后续机床误差测量补偿更加精确。(2)针对本论文中的大型龙门五轴机床制作了一定比例的简易机床模型,并且通过两种仪器分别进行几何误差的测量：第一种是利用Renishaw XL-80激光干涉仪对机床运动时的线性定位误差和俯仰角误差进行测量。第二种是利用DongDu IM-2DT电子式水平仪对滑块的偏摆误差进行测量。(3)通过SolidWorks对五轴机床进行三维建模,导入Ansys Workbench进行有限元仿真分析。对两个软件进行介绍,阐述了有限元分析原理及方法,然后对本文有限元分析前处理做解释说明。(4)对龙门五轴数控机床进行瞬态动力仿真分析,从三个方面对机床进行研究：导轨摩擦系数为变量、横梁所处滑枕位置(重心变化)为变量、刀具切削力矩方向为变量。通过仿真提取得到加工过程中随时间位移变化的同步误差和最大应力应变。将分析结果与实验测量结果进行比较,得出结论。
【关键词】：龙门五轴运动机床 综合误差建模 几何误差测量 三维建模 瞬态动力分析
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-16
• 第1章 绪论16-21
• 1.1 课题来源及意义16-17
• 1.2 五轴联动机床特点17-18
• 1.3 国内外五轴机床相关研究18-19
• 1.3.1 机床误差建模国内外相关研究18-19
• 1.3.2 机床误差测量相关研究19
• 1.3.3 机床误差仿真相关研究19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第2章 五轴机床几何误差及摩擦的影响21-31
• 2.1 双摆头五轴加工中心介绍21-24
• 2.1.1 双摆头五轴加工中心简介21
• 2.1.2 双摆头五轴加工中心的技术参数21-24
• 2.2 数控机床误差源分析24-25
• 2.3 五轴加工中心的几何误差与建模25-28
• 2.3.1 几何误差分析25-26
• 2.3.2 误差建模26-28
• 2.4 摩擦对进给运动系统精度的影响28-30
• 2.4.1 摩擦形成因素及影响28-30
• 2.4.2 建立摩擦动力学模型30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 五轴机床误差的实验测量31-43
• 3.1 机床的误差测量31-32
• 3.1.1 机床的各类误差测量技术31
• 3.1.2 利用仪器测量直线定位误差与各偏转角度误差31-32
• 3.2 RenishawXL-80激光干涉仪的应用与测量32-40
• 3.2.1 XL-80测量系统组成与特点32-34
• 3.2.2 激光干涉仪测量方法34-35
• 3.2.3 激光干涉仪的测量步骤35-36
• 3.2.4 激光干涉仪的测量结果与分析36-40
• 3.3 IM-2DT电子式水平仪的应用与测量40-42
• 3.3.1 电子式水平仪简介40
• 3.3.2 电子式水平仪测量原理40-41
• 3.3.3 电子式水平仪测量结果与分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 五轴机床的建模及分析软件介绍43-54
• 4.1 应用软件概述43-45
• 4.1.1 SolidWorks软件介绍43-44
• 4.1.2 Workbench软件介绍44
• 4.1.3 SolidWorks与Workbench的连接44-45
• 4.2 龙门五轴机床各零件的建模与装配45-46
• 4.3 有限元分析原理46-47
• 4.4 瞬态动力仿真分析原理及方法47-48
• 4.5 创建刚柔耦合模型48
• 4.6 有限元分析前处理48-53
• 4.6.1 材料、单元类型、零部件属性、局部坐标系设置48-50
• 4.6.2 设置接触和添加运动副、划分网格50
• 4.6.3 施加约束和载荷、设置时间步长50-52
• 4.6.4 五轴机床S运动路径规划52-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第5章 瞬态动力学仿真分析54-67
• 5.1 基于摩擦系数为变量瞬态动力学仿真分析54-58
• 5.1.1 施加边界条件及约束54-55
• 5.1.2 后处理结果提取与分析55-58
• 5.1.3 结论58
• 5.2 基于滑枕位姿为变量瞬态动力学仿真分析58-62
• 5.2.1 施加边界条件及约束58-59
• 5.2.2 结果提取与分析59-62
• 5.2.3 结论62
• 5.3 基于刀具切削方向为变量瞬态动力学仿真分析62-66
• 5.3.1 施加边界条件及约束62-63
• 5.3.2 结果提取与分析63-65
• 5.3.3 结论65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 结论67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 主要创新点68
• 6.3 展望与思考68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士期间发表的论文72-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 陈岚;;电子水平仪测量机床导轨直线度的方法[J];化学工程与装备;2010年09期

2 潘淑微;曹永洁;傅建中;;数控机床误差检测技术研究[J];机床与液压;2008年05期

3 张娟;高锋阳;蒋兆远;;基于激光干涉仪的数控机床几何误差辨识与补偿[J];兰州交通大学学报;2009年06期

4 王在伟;焦青;;SolidWorks与ANSYS之间的数据交换方法研究[J];煤矿机械;2011年09期

5 田锋;;协同研发技术新进展[J];中国制造业信息化;2006年02期

6 宁连旺;;ANSYS有限元分析理论与发展[J];山西科技;2008年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 庹艾莉;虚拟制造环境下数控机床的运动学和动力学建模与仿真研究[D];华中科技大学;2005年

2 陈英姝;数控误差补偿新技术研究[D];河北工业大学;2006年

3 孙守胜;龙门起重机金属结构动力学研究[D];武汉理工大学;2008年

4 王利平;摩擦驱动微进给系统静动态特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

5 张伟;多轴联动数控机床动态轨迹误差仿真及优化研究[D];浙江大学;2008年

6 胡建忠;五轴数控机床运动误差辨识及加工精度预测技术研究[D];北京工业大学;2010年

7 刘称意;考虑导轨结合面影响的数控机床动态特性分析及结构优化[D];东北大学;2010年

8 寇锦;数控机床误差辨识与诊断新方法研究[D];大连理工大学;2013年

9 焦静;多功能微型精密数控机床的研制[D];长安大学;2013年

10 崔再铎;五轴数控机床加工误差建模检测与补偿研究[D];沈阳工业大学;2014年

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本文编号：916464