三軸數(shù)控平面磨床幾何精度分析與穩(wěn)健設計.pdf

1、隨著超高速磨削加工技術的發(fā)展，對高速數(shù)控磨床精度性能的要求也越來越高。由于傳統(tǒng)的經驗精度設計方法主要是依靠經驗的方法分配磨床各零部件的公差等級，其經濟性和合理性較差，因此已經難以滿足日益提高的精度要求。本文以某三軸數(shù)控平面磨床為研究載體，以對加工精度影響比較大的幾何誤差為研究對象，提出一種幾何精度分析設計的方法，為高速數(shù)控磨床的設計提供參考。本文主要研究內容如下。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床幾何誤差建模及模型性能驗證。建立幾何誤差

2、傳遞模型是對幾何精度進行分析設計的前提，而誤差傳遞模型性能是保證后續(xù)研究的基礎。本文首先分析了誤差建模的理論基礎，即多體系統(tǒng)理論和齊次坐標理論，闡述了多體系統(tǒng)拓撲結構分析及其低序體陣列描述的方法，對多體系統(tǒng)相鄰典型體之間的位姿變換進行了運動學描述，然后針對三軸數(shù)控平面磨床具體結構，建立了21項幾何誤差的誤差傳遞模型。在模型基礎上，基于九線法，采用XL-80激光干涉測量系統(tǒng)對幾何誤差進行測量與辨識，進而對誤差傳遞模型性能進行驗證，結果表明

3、：建立的幾何誤差傳遞模型具有比較理想的預測性能。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床關鍵幾何誤差識別。不同誤差對加工精度影響不同，識別出其中的關鍵幾何誤差項并加以重點關注，可以提高精度設計的合理性。根據(jù)誤差模型，結合前述誤差測量與辨識試驗獲得的誤差數(shù)據(jù)，運用正交試驗設計和參數(shù)試驗的試驗設計方法，對21項幾何誤差進行分析，識別出了其中的11項關鍵幾何誤差。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床幾何精度穩(wěn)健設計?；陧憫娣ǎ\用Isight軟件

4、采用最優(yōu)拉丁超立方試驗設計方法獲得樣本點，進而求解磨床加工精度質量水平的二階響應面近似模型。然后考慮產品全壽命周期，在產品成本分析以及幾何誤差溯源的基礎上建立基于穩(wěn)健設計的磨床加工精度的成本-質量模型。最后，運用Isight軟件采用遺傳算法對成本-質量模型進行優(yōu)化，得到關鍵幾何誤差項的公差的穩(wěn)健設計優(yōu)化值，從而實現(xiàn)對磨床幾何精度的穩(wěn)健設計。
　　綜上所述，本文提出了一種幾何精度分析設計的方法，將這種方法運用到某三軸數(shù)控平面磨床上，