基于工件曲面形貌信息的數(shù)控機(jī)床誤差分離研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床誤差是影響機(jī)床加工精度的重要因素，明確機(jī)床加工中各項(xiàng)誤差的產(chǎn)生，是進(jìn)行機(jī)床誤差建模與補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。機(jī)床加工過(guò)程中，各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)誤差都會(huì)反映到工件表面上，形成面形誤差。本文主要在工件曲面形貌信息分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)誤差分離相關(guān)領(lǐng)域的研究。以工件曲面形貌檢測(cè)為入口，通過(guò)對(duì)工件曲面形貌信息分析、刀位點(diǎn)反求計(jì)算等環(huán)節(jié)，結(jié)合機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)模型、工件理論數(shù)模、理論刀軌路徑信息等，對(duì)面形誤差分離，分離出機(jī)床幾何誤差、熱誤差、動(dòng)態(tài)誤差，并

2、與機(jī)床實(shí)際檢測(cè)出的各項(xiàng)誤差進(jìn)行對(duì)比，分離結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果基本一致。
　　對(duì)數(shù)控機(jī)床加工中誤差源的產(chǎn)生進(jìn)行分析，并以RTTTR型五軸數(shù)控機(jī)床為例，分析數(shù)控機(jī)床加工中的理想運(yùn)動(dòng)，建立各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸在理想狀態(tài)下的齊次變換矩陣以及他們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。并對(duì)刀具路徑生成方式進(jìn)行分析，針對(duì)復(fù)雜曲面的加工，提出基于加工工件曲面形貌及曲面動(dòng)力學(xué)的刀具路徑生成方式，以解決加工對(duì)工件曲面性能的影響和減小加工誤差。同時(shí)對(duì)機(jī)床實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，得到各個(gè)運(yùn)

3、動(dòng)軸的誤差元素以及他們之間的齊次變換矩陣以及機(jī)床實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)總的誤差運(yùn)動(dòng)矩陣。最后將機(jī)床理想加工運(yùn)動(dòng)與實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)結(jié)合，得出數(shù)控機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)的綜合模型。
　　使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)工件曲面進(jìn)行測(cè)量，使用Geomagic Studio軟件對(duì)工件曲面形貌數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲得完整的工件點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而使用Geomagic Qualify軟件對(duì)工件形貌信息數(shù)據(jù)進(jìn)行特征創(chuàng)建，與工件理論CAD模型對(duì)齊，進(jìn)行3D比較分析、2D比較分析，最終獲得實(shí)際加

4、工的工件曲面形貌信息，即工件曲面點(diǎn)云的理論坐標(biāo)值、實(shí)際坐標(biāo)值以及各點(diǎn)的理論坐標(biāo)值與實(shí)際坐標(biāo)值之間的偏差。
　　依據(jù)工件曲面形貌信息，使用刀觸點(diǎn)、刀位點(diǎn)反求算法，確定出工件點(diǎn)云中的刀觸點(diǎn)和刀位點(diǎn)，并以此建立基于刀觸點(diǎn)矢量鏈的數(shù)控機(jī)床誤差模型，使用該模型能夠得到了各個(gè)刀觸點(diǎn)處機(jī)床產(chǎn)生的誤差，并對(duì)該關(guān)系進(jìn)行求解，獲得下一個(gè)刀觸點(diǎn)產(chǎn)生誤差的空間累積效應(yīng)及其規(guī)律，實(shí)時(shí)為機(jī)床的誤差補(bǔ)償提供量化依據(jù)。
　　依據(jù)工件曲面形貌信息，結(jié)合基于刀