數控機床定位誤差復合建模與補償研究.pdf

1、本課題是在“國家科技重大專項”、“國家自然科學基金”、“高等學校博士學科點專項科研基金”的支持下,以上海航天設備制造總廠的VDM75立式加工中心為主要研究對象,對其定位誤差產生機理、精密建模和實時補償進行相關研究。
　　本文研究的主要內容有:
　　(1)對加工中心的定位誤差來源進行機理分析,確定幾何和熱作用下的定位誤差為主要研究對象。分析對定位精度影響最大的進給系統(tǒng)結構,確定滾珠絲杠支撐方式以及主要熱源分布。
　　(2

2、)基于ANSYS有限元仿真分析軟件,建立了加工中心滾珠絲杠的有限元模型。將滾珠絲杠支承軸承及絲杠螺母處所產生的熱量作為邊界條件,采用均勻加載和載荷步兩種熱量加載方式分別分析了滾珠絲杠穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的溫度場及熱變形場。
　　(3)對加工中心在全溫度下的定位誤差和對應關鍵點溫度進行了采集。將定位誤差分為與位置有關的誤差和與位置無關的誤差。根據全溫度復合建模理論,先對機床某一位置處的定位誤差采用縱向建模,即忽略該處機床位置的影響,再建立縱向

3、建模系數與機床位置之間的關系。最后綜合考慮機床位置和溫度的影響,確定了加工中心定位誤差復合預測模型。
　　(4)確定了機床誤差補償的控制方式及實施策略,并對其原理進行了分析。在此基礎上,以FANUC數控系統(tǒng)原點偏移功能作為機床誤差補償接口,用VB構建了機床軟件誤差補償平臺。通過以太網的數據通訊方式,實現了上位機誤差補償平臺與機床之間的數據通訊。最后在立式和臥式加工中心上的實驗表明,基于原點偏移功能的誤差補償平臺和本課題建立的定位誤