基于步距規(guī)的數控機床單軸受力誤差測量和補償方法研究.pdf

1、數控機床的加工精度是衡量數控機床工作性能非常重要的精度指標，體現(xiàn)機械制造業(yè)的制造能力及發(fā)展水平，是一個國家科技水平及工業(yè)水平的重要標志之一，也是我國數控機床的主要薄弱環(huán)節(jié)。
　　誤差補償是提高數控機床加工精度的有效途徑，隨著切削力的增大和高效切削以及一些難加工材料應用的日益廣泛，切削力誤差問題變得越來越突出。本文針對切削力誤差研究中存在的問題，主要進行了以下工作：
　　（1）研制了花崗巖步距規(guī)測量裝置，選用花崗巖制造步距規(guī)，

2、具有剛性好、耐磨性強、化學性能穩(wěn)定、不磁化，受溫度影響極小，能夠保證測量精度。而且價格低廉，能夠滿足中小企業(yè)的購買能力，也適宜工業(yè)現(xiàn)場使用。制造的花崗巖步距規(guī)經過標定后，與位移傳感器配合測量軸線誤差，可以方便快捷的測量出機床誤差。位移傳感器選用瑞士SYLVAC數顯杠桿式千分表，通過數據采集與處理系統(tǒng)和計算機配合直接采集數據，提高了自動化程度。
　　（2）提出了直接測量法——數控機床單軸受力誤差測量系統(tǒng)。采用測力儀測量切削力，得到軸

3、向分力的大小，即獲得了施力數值；設計施加平均力（恒力）的裝置，通過施力裝置給機床施力，模擬切削過程中工藝系統(tǒng)受力狀態(tài)，采用花崗巖步距規(guī)測量裝置來測量機床誤差，達到單軸受力和誤差的直接對應。
　　（3）建立誤差的模型是進行誤差補償的基礎，介紹了人工神經網絡，BP神經網絡的基本結構，BP學習算法的過程和步驟，建立了 BP神經網絡誤差模型，實現(xiàn)了輸入和輸出間的任意非線性映射，經過訓練可以達到很高的精度，以計算未測量的點的誤差，對機床進行

4、誤差補償。
　?。?）對數控機床單軸受力誤差進行了測量，實驗結果表明，機床單軸受力越大，誤差越大。建立了滾珠絲杠螺母副的三維模型，模擬機床單軸受力，通過有限元分析軟件進行了仿真分析，仿真分析結果說明受力越大，誤差越大，驗證了單軸受力誤差測量的結果。對建立的單軸受力誤差的BP神經網絡模型進行標定，根據建立的誤差模型進行了誤差補償，單軸受力誤差補償了85％以上。最后進行了誤差補償驗證實驗，驗證了誤差補償的效果。對切削加工（210mm）