五軸數(shù)控機床幾何誤差辨識及其誤差建模技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)全球化，用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量、穩(wěn)定性、安全性、功能的多元化、結(jié)構(gòu)精細(xì)化的需求也愈來愈強烈。尤其是在國內(nèi)外市場競爭意識不斷加強，消費者對特性化的產(chǎn)品追求也不斷增長，這就要求制造商能夠?qū)@些需求產(chǎn)品進(jìn)行多元化以及小批量的柔性生產(chǎn)。但是由于各種不同因素的影響，阻礙了機床加工精度的進(jìn)一步提升。機床的精度已經(jīng)成為了當(dāng)前制造技術(shù)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一。
　　 目前，提高機床加工性能有兩個途徑。第一種途徑是誤差預(yù)防法，就是盡最大可能降低誤差來

2、源，主要有在生產(chǎn)機床本體的時候，提高它的各個組件的精度、以及提升裝配質(zhì)量等方法。對于現(xiàn)在企業(yè)對機床精度日益增長的需求，往往表現(xiàn)出了更多的局限性。而且由于機床加工環(huán)境和加工的要求存在著很多不確定的影響因子，這就給控制機床的各種誤差帶了巨大的困難。因此，僅僅利用誤差防止方法已經(jīng)很難滿足企業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量的需求。第二種途徑是誤差補償法，即通過事先修正機床得到的加工代碼或者利用先進(jìn)的檢測設(shè)備，在機床運行時，直接檢測出實時的誤差，然后直接反饋到主機

3、中，進(jìn)行實時補償來提高機床的加工質(zhì)量。這個方法不但可以明顯提高數(shù)控機床加工的質(zhì)量，而且該方法的成本比較低，已經(jīng)在工業(yè)界以及學(xué)術(shù)界受到了高度的重視。
　　 本文的研究對象是五軸數(shù)控機床。在課題進(jìn)行的初始階段，對五軸機床的機構(gòu)進(jìn)行了分析，并且用UG軟件設(shè)計出了五軸機床三種主要結(jié)構(gòu)類型。根據(jù)所設(shè)計模型，在學(xué)院的加工中心上完成了五軸機床實驗平臺的制作，為后續(xù)研究打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　 根據(jù)多體系統(tǒng)理論，描述了兩個相鄰運動體之間

4、的特征關(guān)系。詳細(xì)列出了RLLLR型五軸數(shù)控機床的33項幾何誤差，利用四階齊次矩陣方程描述了各個相鄰體之間的坐標(biāo)變換，最后根據(jù)機床成形函數(shù)推導(dǎo)出了RLLLR型五軸機床的誤差模型。
　　 對比了幾種常用的辨識方法，最后選用10線法對五軸數(shù)控機床三個移動軸的21項誤差進(jìn)行了辨識，推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)公式。設(shè)計了測量五軸機床旋轉(zhuǎn)軸幾何誤差的檢測方案，同時也推出了辨識其12項幾何誤差的數(shù)學(xué)公式。
　　 基于UG軟件針對一個曲面零件，在UG