五軸數(shù)控機床運動誤差辨識及加工精度預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、隨著技術(shù)的進步，制造行業(yè)對具有復(fù)雜幾何形狀和高尺寸精度的機械零部件的需求急劇增加，五軸數(shù)控加工機床已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于模具和具有復(fù)雜形狀的機械零部件的加工，例如航空部件和渦輪葉片等。與三軸機床相比，五軸機床多出2個旋轉(zhuǎn)自由度，當(dāng)機床在加工自由曲面時它能為切削工件提供直接的坐標(biāo)，并且可以通過改變刀具的方向來優(yōu)化切削性能。但是機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的增加也給機床加工精度的提高帶來一定的困難，這主要是由于五軸機床中的直線軸與旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動和由運動誤差耦合

2、引起的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型使得相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用非常困難。據(jù)此本文從以下兩方面來進行五軸機床運動誤差辨識技術(shù)的研究：
　　 首先，進行基于雙球桿儀的運動誤差辨識技術(shù)研究。針對雙軸旋轉(zhuǎn)工作臺五軸數(shù)控機床，運用齊次變換矩陣建立了基于雙球桿儀的五軸機床運動誤差模型。為了測量雙軸轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控機床的運動誤差，提出一種基于雙球桿儀的五軸機床運動誤差分離方法。此方法主要是通過控制數(shù)控機床的運動，使機床的任意1個旋轉(zhuǎn)運動軸與2個直線動軸構(gòu)成三軸聯(lián)動而另外2

3、個運動軸保持靜止，據(jù)此設(shè)計了6種機床運動軌跡來測量空間誤差。在測量過程中采用雙球桿儀來測量主軸與工作臺之間的相對距離，將所測特定位置處的長度值代入誤差模型即可得出機床的運動誤差。該方法大大簡化了數(shù)學(xué)模型的計算和誤差分離的整個過程。通過仿真分析表明：此方法可以非常精確地分離出五軸數(shù)控機床的旋轉(zhuǎn)工作臺的所有8個運動誤差，是一種非常有效而簡便的五軸數(shù)控機床運動誤差測量方法。
　　 其次，進行基于斜置錐臺的運動誤差辨識與加工精度預(yù)測技術(shù)

4、研究。提出一種基于錐臺曲面特征的五軸機床誤差分離方法，并建市了錐臺的五軸聯(lián)動加工運動誤差模型。根據(jù)該模型進行了錐臺側(cè)面的圓度誤差仿真分析，從仿真結(jié)果可以看出各個運動誤差項對錐臺側(cè)而網(wǎng)度的影響程度不同，角度誤差一般比甲移誤差的影響程度人很多。同時針對錐臺側(cè)面的加工精度進行五軸機床運動誤差分離的研究，利用非線性回歸分析方法分別推導(dǎo)出基于錐臺側(cè)血圓度誤差利基于錐臺側(cè)面母線斜角誤芹的運動誤芹的最小二乘估計值。仿真分析結(jié)果表明本章所提出的運動誤差