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

1、隨著超高速磨削加工技術(shù)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(jīng)驗精度設(shè)計方法主要是依靠經(jīng)驗的方法分配磨床各零部件的公差等級，其經(jīng)濟性和合理性較差，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(shè)計的方法，為高速數(shù)控磨床的設(shè)計提供參考。本文主要研究內(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證。建立幾何誤差

2、傳遞模型是對幾何精度進行分析設(shè)計的前提，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)拓撲結(jié)構(gòu)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(xué)描述，然后針對三軸數(shù)控平面磨床具體結(jié)構(gòu)，建立了21項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(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)測性能。
　　（2）三軸數(shù)控平面磨床關(guān)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(guān)鍵幾何誤差項并加以重點關(guān)注，可以提高精度設(shè)計的合理性。根據(jù)誤差模型，結(jié)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(shè)計和參數(shù)試驗的試驗設(shè)計方法，對21項幾何誤差進行分析，識別出了其中的11項關(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?；陧憫?yīng)面法，運用Isight軟件

4、采用最優(yōu)拉丁超立方試驗設(shè)計方法獲得樣本點，進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)計的磨床加工精度的成本-質(zhì)量模型。最后，運用Isight軟件采用遺傳算法對成本-質(zhì)量模型進行優(yōu)化，得到關(guān)鍵幾何誤差項的公差的穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化值，從而實現(xiàn)對磨床幾何精度的穩(wěn)健設(shè)計。
　　綜上所述，本文提出了一種幾何精度分析設(shè)計的方法，將這種方法運用到某三軸數(shù)控平面磨床上，