基于誤差敏感方向加工測(cè)試的五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)方法研究.pdf

1、隨著五軸數(shù)控機(jī)床越來越多地被用于高精加工，如何提高其加工精度成為廣受關(guān)注的技術(shù)關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)精度是研發(fā)高精度五軸機(jī)床最基礎(chǔ)的指標(biāo)，而提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度的前提是對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的辨識(shí)。本學(xué)位論文在國(guó)家重大科技專項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”和浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“高檔數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵技術(shù)”等項(xiàng)目的資助和支持下，對(duì)基于誤差敏感方向的五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差加工測(cè)試辨識(shí)方法進(jìn)行了研究。論文主要研究?jī)?nèi)容和成果概述如下:
　　比較研究了

2、機(jī)床誤差直接測(cè)量法和誤差辨識(shí)法的不同原理，總結(jié)出機(jī)床誤差的非切削辨識(shí)方法和加工測(cè)試辨識(shí)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并系統(tǒng)地綜述了機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。針對(duì)現(xiàn)有的五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差辨識(shí)技術(shù)中存在的計(jì)算復(fù)雜、操作耗時(shí)、成本較高、通用性不強(qiáng)等問題，結(jié)合機(jī)床用戶和制造廠家的實(shí)際需求，提出一種插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和工作精度檢測(cè)相結(jié)合的研究方法，根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)切削實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而從試件的加工誤差中快速地辨識(shí)出旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)誤差源。
　　通過

3、優(yōu)化機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)置，提出了一種基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差簡(jiǎn)化建模方法，并以兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸疊加在一起的萬能主軸頭型和搖籃式五軸機(jī)床為例，推導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)誤差的數(shù)學(xué)公式，所建立的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式簡(jiǎn)單，物理意義明確，便于分離旋轉(zhuǎn)軸單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差，為誤差辨識(shí)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。
　　提出一種基于誤差敏感方向的五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差加工測(cè)試辨識(shí)方法。該方法首先在機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中引入誤差敏感方向矢量進(jìn)行矩陣運(yùn)算，建立了工件加工誤差和轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸各項(xiàng)

4、運(yùn)動(dòng)誤差之間的函數(shù)關(guān)系。然后對(duì)已切削試件進(jìn)行三坐標(biāo)采樣測(cè)量得到加工誤差，并根據(jù)加工誤差辨識(shí)出轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差。該方法對(duì)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差的檢測(cè)分為兩步，即轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸單獨(dú)運(yùn)動(dòng)測(cè)試和擺動(dòng)軸、回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)測(cè)試，共包含十種加工模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于現(xiàn)有文獻(xiàn)中的加工測(cè)試誤差辨識(shí)方法，本方法對(duì)各種轉(zhuǎn)角范圍的五軸機(jī)床通用性強(qiáng)，可以大幅減少計(jì)算的復(fù)雜程度，提高檢測(cè)效率，降低檢驗(yàn)成本。
　　采用蒙特卡羅模擬和數(shù)理統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法，對(duì)五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)