三軸數(shù)控平面磨床幾何精度分析與穩(wěn)健設(shè)計(jì).pdf

1、隨著超高速磨削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高速數(shù)控磨床精度性能的要求也越來(lái)越高。由于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)精度設(shè)計(jì)方法主要是依靠經(jīng)驗(yàn)的方法分配磨床各零部件的公差等級(jí)，其經(jīng)濟(jì)性和合理性較差，因此已經(jīng)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(duì)加工精度影響比較大的幾何誤差為研究對(duì)象，提出一種幾何精度分析設(shè)計(jì)的方法，為高速數(shù)控磨床的設(shè)計(jì)提供參考。本文主要研究?jī)?nèi)容如下。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床幾何誤差建模及模型性能驗(yàn)證。建立幾何誤差

2、傳遞模型是對(duì)幾何精度進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的前提，而誤差傳遞模型性能是保證后續(xù)研究的基礎(chǔ)。本文首先分析了誤差建模的理論基礎(chǔ)，即多體系統(tǒng)理論和齊次坐標(biāo)理論，闡述了多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析及其低序體陣列描述的方法，對(duì)多體系統(tǒng)相鄰典型體之間的位姿變換進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)描述，然后針對(duì)三軸數(shù)控平面磨床具體結(jié)構(gòu)，建立了21項(xiàng)幾何誤差的誤差傳遞模型。在模型基礎(chǔ)上，基于九線法，采用XL-80激光干涉測(cè)量系統(tǒng)對(duì)幾何誤差進(jìn)行測(cè)量與辨識(shí)，進(jìn)而對(duì)誤差傳遞模型性能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明

3、：建立的幾何誤差傳遞模型具有比較理想的預(yù)測(cè)性能。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床關(guān)鍵幾何誤差識(shí)別。不同誤差對(duì)加工精度影響不同，識(shí)別出其中的關(guān)鍵幾何誤差項(xiàng)并加以重點(diǎn)關(guān)注，可以提高精度設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)誤差模型，結(jié)合前述誤差測(cè)量與辨識(shí)試驗(yàn)獲得的誤差數(shù)據(jù)，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)21項(xiàng)幾何誤差進(jìn)行分析，識(shí)別出了其中的11項(xiàng)關(guān)鍵幾何誤差。
　?。?）三軸數(shù)控平面磨床幾何精度穩(wěn)健設(shè)計(jì)?；陧憫?yīng)面法，運(yùn)用Isight軟件

4、采用最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法獲得樣本點(diǎn)，進(jìn)而求解磨床加工精度質(zhì)量水平的二階響應(yīng)面近似模型。然后考慮產(chǎn)品全壽命周期，在產(chǎn)品成本分析以及幾何誤差溯源的基礎(chǔ)上建立基于穩(wěn)健設(shè)計(jì)的磨床加工精度的成本-質(zhì)量模型。最后，運(yùn)用Isight軟件采用遺傳算法對(duì)成本-質(zhì)量模型進(jìn)行優(yōu)化，得到關(guān)鍵幾何誤差項(xiàng)的公差的穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磨床幾何精度的穩(wěn)健設(shè)計(jì)。
　　綜上所述，本文提出了一種幾何精度分析設(shè)計(jì)的方法，將這種方法運(yùn)用到某三軸數(shù)控平面磨床上，