基于光纖光柵傳感的機(jī)床結(jié)構(gòu)件變形場測量方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)床在加工過程中，由于受到內(nèi)外部熱源共同作用，機(jī)床結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生熱變形，導(dǎo)致制造誤差。隨著數(shù)控機(jī)床精度提高，機(jī)床熱變形誤差逐漸成為影響加工精度的主要因素。且越是精密的數(shù)控機(jī)床，熱變形誤差在機(jī)床總誤差中所占的比例越大，熱誤差已經(jīng)成為了阻礙數(shù)控機(jī)床加工精度進(jìn)一步提高的最重要因素。而減小熱誤差的主要方法是誤差補(bǔ)償法，實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償?shù)那疤崾谦@得機(jī)床變形場。傳統(tǒng)方法主要通過溫度誤差模型來預(yù)測機(jī)床變形場，但由于機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及熱源影響的非恒定性，導(dǎo)致溫度

2、測點(diǎn)選擇困難，模型魯棒性不強(qiáng)，使得熱誤差補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展較慢。本文則是基于機(jī)床結(jié)構(gòu)件的應(yīng)變場來研究機(jī)床變形場，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究提出了一種新的機(jī)床結(jié)構(gòu)件變形場測量方法。
　　本文首先總結(jié)歸納了機(jī)床熱變形規(guī)律和機(jī)床變形場測量這一基礎(chǔ)研究，以及光纖光柵應(yīng)變傳感器的優(yōu)點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，繼而確定了將應(yīng)用到機(jī)床結(jié)構(gòu)件變形場測量中的思路。
　　然后，對光纖光柵傳感基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了光纖Bragg光柵傳感模型及交叉敏感問題，以及在該測

3、量系統(tǒng)中的適用性。同時(shí)對機(jī)床熱變形規(guī)律進(jìn)行研究，分析機(jī)床各個(gè)主要結(jié)構(gòu)件的變形，針對立柱結(jié)構(gòu)提煉出懸臂梁簡化模型，根據(jù)變形分析提出了基于光纖光柵傳感的變形場測量原理。
　　接著，以懸臂梁結(jié)構(gòu)為實(shí)驗(yàn)對象，搭建了基本結(jié)構(gòu)變形場測量系統(tǒng)，在梁結(jié)構(gòu)上粘貼光纖光柵測量應(yīng)變，通過施加不同載荷使得該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的變形場，最后將通過應(yīng)變計(jì)算出的變形值與高精度激光位移傳感器實(shí)測值對比來驗(yàn)證該測量方法的準(zhǔn)確性。
　　最后，本文進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)研究將