高精度轴类零件加工误差补偿技术研究

发布时间：2017-05-26 05:01

  本文关键词：高精度轴类零件加工误差补偿技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在机械零件加工生产中，轴类零件是一种重要零件，而在航空航天、船舶、通信、汽车等领域，对于高精度轴类零件的需求更是在不断提高。为了满足高精度轴类精度加工的需要，误差补偿是一项具有显著经济价值并十分有效的提高机床精度的手段。本文针对大尺寸高精度轴类零件，确定了在位检测与实时补偿相配合的方案，其中误差补偿采用微动刀架实现。本文以肖步林180CCN数控车床为基础，设计了一套直径专用量具及一套微动刀架补偿系统。 首先通过激光干涉仪对车床的导轨几何及定位精度进行了标定，分析了加工精度的主要误差来源。 然后通过对现有直径测量方法的比较分析，设计了将测量精度较高且成本较低的相对测量法及机械式接触测量法相结合的测量方案，且在此基础上完成了结构设计和仿真，并对夹紧力、测量力、加工及安装精度进行了误差分析。 根据车床尺寸及加工精度误差，确定了微动刀架的设计参数，为了满足补偿要求，其结构采用了压电陶瓷驱动器及双平行柔性铰链导向机构，，根据直圆形柔性铰链的转角刚度公式，对双平行柔性铰链机构的简化模型的刚度进行了修正，再通过尺寸优化及模态仿真，完成了微动刀架的机械结构设计。其控制系统则是通过对压电陶瓷的迟滞及蠕变模型的研究，采用多项式拟合的放法建立了控制模型，并进行了验证，还通过VB对上位机程序进行了编写，实现了对微动刀架的实时控制。 最后经过实验，对在位检测装置的检测精度和微动刀架的刚度、固有频率、行程、定位精度及动态响应进行了测定，并将实验结果与计算值及仿真值进行了对比，验证了计算及仿真的准确性，最终确定了在位检测装置与微动刀架满足实际加工精度需求。
【关键词】：直径误差 在位检测 微动刀架 压电陶瓷
【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】：2013
【分类号】：TH133;TG519.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-13
• 1.2.1 直径测量发展现状9-11
• 1.2.2 微动刀架发展现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 数控车床精度检定15-23
• 2.1 数控车床精度检测方案15-17
• 2.1.1 精度检测项15-16
• 2.1.2 精度检测设备16-17
• 2.2 数控车床精度检测结果及分析17-22
• 2.2.1 几何精度检测17-20
• 2.2.2 定位精度检测20-21
• 2.2.3 检测结果及分析21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 高精度轴类零件在位检测装置设计23-32
• 3.1 在位检测方案23-24
• 3.2 在位检测装置结构设计24-28
• 3.2.1 恒测量力结构24-25
• 3.2.2 总体结构设计25-28
• 3.3 检测装置测量误差分析28-31
• 3.3.1 测量力误差分析28-29
• 3.3.2 加工及安装误差分析29-30
• 3.3.3 综合误差分析30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 基于压电陶瓷的微动刀架系统设计32-60
• 4.1 微动刀架设计要求及整体方案32-34
• 4.1.1 微动设计要求分析32-33
• 4.1.2 微进给驱动33
• 4.1.3 微进给导向机构33-34
• 4.2 微动刀架结构设计34-50
• 4.2.1 铰链及导向机构设计方案34-35
• 4.2.2 圆弧型柔性铰链的计算与仿真35-39
• 4.2.3 双平行柔性铰链导向机构的计算与仿真39-48
• 4.2.4 结构参数优化及整体结构设计48-50
• 4.3 微动刀架动力学分析50-53
• 4.3.1 静态性能分析50-51
• 4.3.2 模态分析51-52
• 4.3.3 预紧力计算52-53
• 4.4 控制系统设计53-59
• 4.4.1 压电陶瓷特性53-56
• 4.4.2 控制方案设计56-58
• 4.4.3 上位机程序设计58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 在位检测与补偿系统的实验研究及分析60-67
• 5.1 直径误差在位检测的实验研究及分析60-61
• 5.2 微动补偿刀架的实验研究及分析61-66
• 5.2.1 刚度实验及分析61-62
• 5.2.2 模态实验及分析62-63
• 5.2.3 定位精度实验及分析63-64
• 5.2.4 微动刀架动态响应特性实验及分析64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

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