三轴数控铣床几何误差的理论建模及其补偿策略研究
发布时间：2021-11-13 01:57
机床的几何误差主要来源于制造和装配过程,是影响加工精度的重要因素。为了更加高效和准确的对几何误差进行分析与研究,以达到提高数控机床加工精度的目的,本文以三轴数控铣床为研究对象,完成了几何误差综合传递模型及可补偿误差分离模型的建立、几何误差元素测量与辨识、关键几何误差识别、误差补偿技术方案设计与补偿实验验证的相关研究,具体的工作内容及成果如下:首先,基于多体系统理论对XKA714×17/B三轴数控铣床进行拓扑结构分析及低序体阵列描述,采用齐次坐标变换原理对机床各体间特征矩阵进行罗列,根据刀具与工件间的相对位姿关系建立了三轴数控铣床空间几何误差综合传递模型;并基于旋量理论建立了一种可以直接分离可补偿与不可补偿误差源的误差模型,从而为后续误差补偿与精度设计工作提供理论依据。在此基础上,为了验证所建立误差模型的准确性以及后续关键误差识别与误差补偿的数据支持,采用Renishaw xl-80激光干涉仪对三轴数控铣床的所有定位误差和直线度误差进行实验测量,根据测量结果采用九线法进行误差辨识,得到所有21项几何误差的具体误差值。然后,由于不同几何误差对加工精度的作用机理及影响程度不同,为了更加高效地...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数控机床主要误差源根据不同的分类方法，机床误差主要分为以下三类
硕士学位论文3产制造阶段由于自身设计和装配工艺原因产生的不随时间变化而变化的误差，如几何误差；准静态误差是指相应时间段内不变的误差，如热误差。（2）根据误差与误差所处位置的关系可以将机床误差分为位置相关误差和位置无关误差两类。位置相关误差是指机床工作台或刀具在坐标系中实际位置与理想位置的偏差；而位置无关误差是指机床在外界客观因素（温度、力、加工数量）影响下使得机床工作台或刀具的实际状态与理想状态发生偏差。（3）根据误差产生的源头可以将机床误差分为内部误差与外部误差两类。内部误差是指机床本身由于装配、力变形、热变形、磨损、自身颤振等因素影响产生的误差；外部误差是指由于温度、空气流动速度、人工操作、空气湿度等因素影响产生的误差。在数控机床所有误差中（如图1.2），热误差占35%，几何误差占18%，力误差占12%，这三类误差总共占比超过一半，是影响机床性能和加工精度的主要因素。图1.2数控机床各误差源所占比例1.3国内外研究现状和发展趋势误差补偿技术是目前最主要的数控机床加工精度提高方法，进行误差补偿必须完成误差建模、误差测量与误差补偿这三个关键环节。随着近些年各行制造业
论文体系结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]摆头转台型五轴机床旋转轴运动误差测量与辨识[J]. 郭世杰,姜歌东,梅雪松. 农业机械学报. 2019(02)
[2]数控机床两种几何误差建模方法有效性试验研究[J]. 董泽园,李杰,刘辛军,梅斌,陈俊宇. 机械工程学报. 2019(05)
[3]单频激光干涉仪正交信号的高精度处理[J]. 夏豪杰,胡梦雯,张欣. 光学精密工程. 2017(09)
[4]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[5]激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差快速测量中的应用[J]. 金京,陈攀,李鹏伟. 上海计量测试. 2017(01)
[6]数控机床几何误差相关性分析方法研究[J]. 郭世杰,梅雪松,姜歌东,张东升,惠阳. 农业机械学报. 2016(10)
[7]三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计[J]. 刘江南,洪义海. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]中国制造2025:迈向制造强国之路[J]. 苗圩. 电气时代. 2015(07)
[9]数控机床旋转轴转角定位误差测量方法[J]. 何振亚,傅建中,徐月同. 浙江大学学报(工学版). 2015(05)
[10]数控机床几何误差源的快速辨识方法[J]. 田文杰,郭龙真,刘海涛. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(02)
博士论文
[1]多轴精密数控机床误差测量、综合建模及补偿技术的研究[D]. 张恩忠.吉林大学 2017
[2]多轴数控机床准静态空间误差建模及误差辨识方法研究[D]. 章婷.南京航空航天大学 2016
[3]精密卧式加工中心几何精度设计及误差补偿方法研究[D]. 田文杰.天津大学 2014
[4]五轴数控机床几何与热致空间误差检测辨识及模型研究[D]. 何振亚.浙江大学 2014
[5]双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D]. 张宏韬.上海交通大学 2011
[6]数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D]. 刘焕牢.华中科技大学 2005
[7]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]五轴数控机床几何误差建模、检测及补偿[D]. 梁莹莹.南京航空航天大学 2017
[2]五轴数控机床几何误差辨识与补偿[D]. 姚向凯.北京交通大学 2015
[3]三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计[D]. 洪义海.湖南大学 2015
[4]基于稳健设计的多轴数控机床几何误差反演与优化方法[D]. 张翠.北京工业大学 2014
[5]高档数控机床几何误差建模与参数溯源优化技术及其应用[D]. 杨枝.浙江大学 2014
[6]大型五轴联动机床误差建模与补偿研究[D]. 徐芳.南京农业大学 2013
[7]高档数控机床精度分配设计与优化方法及应用研究[D]. 徐徐.浙江大学 2013
[8]三轴数控铣床几何误差补偿技术研究[D]. 唐笑.南京航空航天大学 2009
本文编号：3492078
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数控机床主要误差源根据不同的分类方法，机床误差主要分为以下三类
硕士学位论文3产制造阶段由于自身设计和装配工艺原因产生的不随时间变化而变化的误差，如几何误差；准静态误差是指相应时间段内不变的误差，如热误差。（2）根据误差与误差所处位置的关系可以将机床误差分为位置相关误差和位置无关误差两类。位置相关误差是指机床工作台或刀具在坐标系中实际位置与理想位置的偏差；而位置无关误差是指机床在外界客观因素（温度、力、加工数量）影响下使得机床工作台或刀具的实际状态与理想状态发生偏差。（3）根据误差产生的源头可以将机床误差分为内部误差与外部误差两类。内部误差是指机床本身由于装配、力变形、热变形、磨损、自身颤振等因素影响产生的误差；外部误差是指由于温度、空气流动速度、人工操作、空气湿度等因素影响产生的误差。在数控机床所有误差中（如图1.2），热误差占35%，几何误差占18%，力误差占12%，这三类误差总共占比超过一半，是影响机床性能和加工精度的主要因素。图1.2数控机床各误差源所占比例1.3国内外研究现状和发展趋势误差补偿技术是目前最主要的数控机床加工精度提高方法，进行误差补偿必须完成误差建模、误差测量与误差补偿这三个关键环节。随着近些年各行制造业
论文体系结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]摆头转台型五轴机床旋转轴运动误差测量与辨识[J]. 郭世杰,姜歌东,梅雪松. 农业机械学报. 2019(02)
[2]数控机床两种几何误差建模方法有效性试验研究[J]. 董泽园,李杰,刘辛军,梅斌,陈俊宇. 机械工程学报. 2019(05)
[3]单频激光干涉仪正交信号的高精度处理[J]. 夏豪杰,胡梦雯,张欣. 光学精密工程. 2017(09)
[4]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[5]激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差快速测量中的应用[J]. 金京,陈攀,李鹏伟. 上海计量测试. 2017(01)
[6]数控机床几何误差相关性分析方法研究[J]. 郭世杰,梅雪松,姜歌东,张东升,惠阳. 农业机械学报. 2016(10)
[7]三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计[J]. 刘江南,洪义海. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]中国制造2025:迈向制造强国之路[J]. 苗圩. 电气时代. 2015(07)
[9]数控机床旋转轴转角定位误差测量方法[J]. 何振亚,傅建中,徐月同. 浙江大学学报(工学版). 2015(05)
[10]数控机床几何误差源的快速辨识方法[J]. 田文杰,郭龙真,刘海涛. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(02)
博士论文
[1]多轴精密数控机床误差测量、综合建模及补偿技术的研究[D]. 张恩忠.吉林大学 2017
[2]多轴数控机床准静态空间误差建模及误差辨识方法研究[D]. 章婷.南京航空航天大学 2016
[3]精密卧式加工中心几何精度设计及误差补偿方法研究[D]. 田文杰.天津大学 2014
[4]五轴数控机床几何与热致空间误差检测辨识及模型研究[D]. 何振亚.浙江大学 2014
[5]双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D]. 张宏韬.上海交通大学 2011
[6]数控机床几何误差测量及误差补偿技术的研究[D]. 刘焕牢.华中科技大学 2005
[7]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]五轴数控机床几何误差建模、检测及补偿[D]. 梁莹莹.南京航空航天大学 2017
[2]五轴数控机床几何误差辨识与补偿[D]. 姚向凯.北京交通大学 2015
[3]三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计[D]. 洪义海.湖南大学 2015
[4]基于稳健设计的多轴数控机床几何误差反演与优化方法[D]. 张翠.北京工业大学 2014
[5]高档数控机床几何误差建模与参数溯源优化技术及其应用[D]. 杨枝.浙江大学 2014
[6]大型五轴联动机床误差建模与补偿研究[D]. 徐芳.南京农业大学 2013
[7]高档数控机床精度分配设计与优化方法及应用研究[D]. 徐徐.浙江大学 2013
[8]三轴数控铣床几何误差补偿技术研究[D]. 唐笑.南京航空航天大学 2009
本文编号：3492078
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