基于機(jī)床誤差建模的加工精度預(yù)測研究.pdf

1、隨著先進(jìn)制造技術(shù)不斷向更高的層次發(fā)展，使得零件的加工質(zhì)量得到了顯著的改善。數(shù)控機(jī)床是整個機(jī)械行業(yè)的必備機(jī)器，為了權(quán)衡機(jī)器的整體性能，把其加工精度作為關(guān)鍵衡量項(xiàng)目之一。因此，展開機(jī)床誤差研究的目的就是為了改善機(jī)床整體的加工質(zhì)量。在機(jī)床加工時，機(jī)床工作臺和刀具必然要產(chǎn)生相對運(yùn)動，由于影響加工過程的因素多種多樣，刀具和工件經(jīng)過運(yùn)動到達(dá)的實(shí)際位置總會和預(yù)計位置有所偏差。機(jī)床的加工精度就取決于它們之間相對運(yùn)動的配合程度，相對運(yùn)動產(chǎn)生的誤差越小，加

2、工精度越精確，因此研究機(jī)床自身對工件加工質(zhì)量的影響具有重要的理論和實(shí)際意義。利用運(yùn)動學(xué)的建模原理可以對這一誤差進(jìn)行計算。
　　本文在此背景下，以三軸聯(lián)動機(jī)床為研究對象，提出了一種基于機(jī)床幾何誤差模型的加工精度預(yù)測方法，結(jié)合機(jī)床綜合誤差模型、工藝參數(shù)、刀具軌跡等進(jìn)行加工誤差預(yù)測，加工表面為端面和圓柱面兩種典型的加工面，通過仿真得到了有誤差的加工表面及加工精度參數(shù)，可為加工路徑規(guī)劃、機(jī)床設(shè)計等提供理論參考，具體的研究內(nèi)容有:
　

3、　(1)針對目前機(jī)床加工誤差建模的發(fā)展概況，對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)歸納，指出目前研究存在的不足，正是由于現(xiàn)有研究的不足，使得本課題的研究方向得以明確，并以此為研究思路展開論述。
　　(2)在對機(jī)床誤差元素建模前，先要明確影響機(jī)床加工誤差的因素有哪些，以及這些誤差對應(yīng)的誤差源是什么。由于誤差因素多種多樣，將每一項(xiàng)因素都考慮在內(nèi)是不現(xiàn)實(shí)的，因此本文從主要影響因素入手，從運(yùn)動學(xué)的角度對機(jī)床幾何誤差進(jìn)行了詳細(xì)分析，概括出26項(xiàng)主要幾何誤

4、差分量。此外還探討了誤差元素的檢測技術(shù)，精確的測量技術(shù)保障了誤差建模及精度預(yù)測的數(shù)據(jù)來源。
　　(3)以齊次坐標(biāo)變換原理為理論依據(jù)，建立了三軸機(jī)床典型結(jié)構(gòu)的幾何誤差數(shù)學(xué)模型，表述了各部件的誤差量是如何通過機(jī)床的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動定量地變換為刀具和工件在空間的相對位置關(guān)系。為了便于建模需要建立一系列坐標(biāo)系，研究目標(biāo)是確定刀具與工件之間的相對位置，它們的相對運(yùn)動可以用機(jī)床運(yùn)動鏈中部件的相對運(yùn)動來描述，這一描述過程即為建模的過程，各誤差分量對機(jī)

5、床加工精度的影響可以用建立的模型來進(jìn)行分析和預(yù)測，為加工精度預(yù)測仿真等工作建立了理論鋪墊。
　　(4)通過對誤差模型中的誤差元素進(jìn)行有效地檢測和辨識才能很好地運(yùn)用該模型。將模型中的基本誤差元素轉(zhuǎn)化為易于測量的部件誤差，即可獲得各個誤差分量。然后對各個誤差元素分量進(jìn)行建模，將獲取的離散測量值用數(shù)值擬合的方法進(jìn)行擬合，幾何誤差分量可以用位移相關(guān)的函數(shù)來表示，建立的函數(shù)只含有位移一個自變量，這種建模方法能直觀反映出該誤差分量的變化趨勢及