五轴联动螺旋锥齿轮磨齿机各轴几何误差测量与补偿

摘要

数控机床几何位置精度是机床评定的重要指标,直接影响到机床的加工精度。如何提高数控机床的几何位置精度成为目前研究的关键问题。对于高精密数控机床,机床几何精度的提高至关重要,但是机床部件加工误差及机床装配误差等误差给机床几何位置精度提高带来了困难。采用数控系统误差补偿的方法可以使数控机床获得较高的几何精度,且具有成本低的优点。
　　 本文结合螺旋锥齿轮加工原理及齐次坐标变换方法,建立螺旋锥齿轮数控磨齿机YK2050几何误差模型。并分析五轴定位误差对齿轮齿面精度的影响,为螺旋锥齿轮加工精度提高和机床误差建模提供参考。机床几何误差测量直接关系到机床几何误差数学模型的准确性,且影响到机床误差补偿的效果。本文采用激光多普勒位移测量仪测量螺旋锥齿轮数控磨齿机YK2050直线轴及回转轴共16项几何误差,并采用ISO230-2(1997)标准进行机床几何误差评定。为机床出厂误差评定提供了参考。本文对软件误差补偿法及SINUMERIK840D系统误差补偿方法进行了研究。在数控磨齿机YK2050上进行了误差补偿实验,分别对直线轴和回转轴定位误筹进行补偿。实验结果表明,数控系统误差补偿效果较好,机床几何精度得到了明显提高。采用CMM齿轮检测仪测量磨齿机误差补偿前后所加工齿轮齿面误差。通过比较齿面误差验证机床几何精度的提高可提高机床加工精度。实验结果表明,螺旋锥齿轮数控机床的几何精度提高,其齿轮加工精度也提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机床几何误差建模研究现状

1.2.2 激光测量技术概述

1.2.3 数控机床几何误差测量概况

1.2.4 机床误差补偿发展概况

1.3 本文主要研究内容

1.4 研究意义与目的

第二章 螺旋锥齿轮数控磨齿机几何误差建模研究

2.1 数控机床误差来源分析

2.2 螺旋锥齿轮数控磨齿机空间几何误差分析

2.3 螺旋锥齿轮数控磨齿机YK2050几何误差建模

2.4 螺旋锥齿轮数控磨齿机各轴误差对齿面误差的影响

2.5 本章小结

第三章 螺旋锥齿轮数控磨齿机几何误差测量研究

3.1 激光基本原理

3.2 激光多普勒直线位移测量原理

3.3 激光多普勒角度误差测量原理

3.4 光动公司激光多普勒位移测量系统

3.5 激光多普勒位移测量误差源分析

3.5.1 激光稳定度对位移测量的影响分析

3.5.2 电子讯号干扰及系统调校误差分析

3.5.3 LDDM系统测量环境引起的误差分析

3.5.4 阿贝误差及余弦误差分析

3.5.5 回转轴角度误差测量准确度与误差源分析

3.6 螺旋锥齿轮数控磨齿机直线轴误差测量

3.6.1 LDDM直线位置误差测量所需仪器

3.6.2 直线位置精度测量与分析

3.7 螺旋锥齿轮数控磨齿机A轴角度误差测量

3.7.1 角度误差测量组件简介

3.7.2 数控机床YK2050 A轴定位误差测量

3.8 本章小结

第四章 螺旋锥齿轮数控磨齿机几何误差补偿研究

4.1 数控机床几何误差补偿技术概述

4.1.1 硬件误差补偿

4.1.2 软件误差补偿

4.2 SIEMENS 840D 数控系统的误差补偿技术

4.2.1 Siemens840D数控系统简介

4.2.2 Siemens840D数控系统误差补偿功能介绍

4.3 螺旋锥齿轮数控磨齿机几何误差补偿

4.4 本章小结

第五章 实验

5.1 实验设备

5.2 螺旋锥齿轮误差检测

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

第六章 全文总结

6.1 全文主要研究内容

6.2 后续研究展望

参考文献

附录1

致谢

攻读硕士期间主要研究成果